Главная – Журналы – Геология и геофизика 2015 номер 6

На основании изучения гнейсов Приенисейской региональной сдвиговой зоны (ПРСЗ) получены первые данные о проявлении мезопротерозойских тектонических событий в геологической истории Южно-Енисейского кряжа и выделено несколько этапов деформационно-метаморфических преобразований в интервале от позднего палеопротерозоя до венда. Первый этап (~1.73 млрд лет), соответствующий времени проявления гранулит-амфиболитового метаморфизма пород при Р = 5.9 кбар и Т = 635 °С, фиксирует завершение cтановления структуры Сибирского кратона в составе суперконтинента Нуна. На втором этапе в результате растяжения коры, отвечающего предполагаемому распаду Нуны, эти породы подверглись динамометаморфизму ( Р = 7.4 кбар и Т = 660 °С) с тремя пиками 1.54, 1.38 и 1.25 млрд лет с образованием комплексов высокобарических бластомилонитов. Поздние деформации мезопротерозойской тектонической активизации в регионе были связаны с коллизионными процессами гренвильского возраста (1.17-1.03 млрд лет), ответственными за формирование суперконтинента Родиния. Заключительные импульсы динамометаморфических структурно-вещественных преобразований (615-600 млн лет), связанные с аккрецией островодужных террейнов к западной окраине Сибирского кратона, маркируют время завершающего этапа неопротерозойской эволюции Енисейского кряжа. Общая продолжительность выявленных процессов в рифейской эволюции Южно-Енисейского кряжа (~650 млн лет) коррелируется с длительностью геодинамических циклов в развитии суперконтинентов. Схожая последовательность однотипных тектонотермальных событий в истории развития Южно- и Северо-Енисейского кряжа указывают на их синхронное развитие в составе единой структуры в широком диапазоне времени (1385-600 млн лет). Новые сведения о проявлении одновозрастных событий на западной окраине Сибирского кратона не согласуются с гипотезой о существовании глобального перерыва (от 1.75 до 0.7 млрд лет) в эндогенной активности докембрийского этапа тектонической эволюции юго-западной окраины Сибирского кратона. Синхронная последовательность тектонотермальных событий, выявленная по периферии крупных докембрийских кратонов Лаврентии, Балтики и Сибири, указывает на их территориальную близость в широком диапазоне времени (1550-600 млн лет). Это согласуется с современными палеомагнитными реконструкциями, подтверждающими, что эти кратоны являлись ядрами суперконтинентов Нуна и Родиния в указанном интерале времени.

В юго-восточной части Горного Алтая распространены малые интрузии лампрофиров и лампроитов (чуйский комплекс) и калиевых монцонитоидов (тархатинский и теранджикский комплексы). Геохронологические (U-Pb, Ar-Ar) изотопные исследования свидетельствуют об их внедрении в раннем-среднем триасе (~ 234-250 млн лет). Лампроиты установлены в составе двух магматических ареалов и по геохимическим параметрам соответствуют классическим орогенным лампроитам Средиземноморья и Тибета. По изотопным данным (( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) _Т = 0.70850-0.70891, ( ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd) _Т = 0.512157-0.512196, ²⁰⁶Pb/ ²⁰⁴Pb = 17.95-18.05) и отношениям Th/La, Sm/La генерация расплавов лампроитов и лампрофиров чуйского комплекса происходила в обогащенной литосферной мантии при участии компонентов DM, ЕМ1, ЕМ2 и SALATHO. Монцонитоидные серии тархатинского и теранджикского комплексов сходны между собой в петрографическом и геохимическом отношениях, но заметно отличаются по Sr-Nd изотопному составу: первые сопоставимы с лампроитами, для вторых характерна бóльшая доля материала деплетированной мантии (( ⁸⁷Sr/ ⁸⁶Sr) _Т = 0.70434-0.70497, ( ¹⁴³Nd/ ¹⁴⁴Nd) _Т = 0.512463-0.512487) в источнике, что может свидетельствовать о его менее глубинной природе и повышенной степени частичного плавления по сравнению с производными чуйского и тархатинского комплексов. Предположительно изученные породные ассоциации сформировались в постколлизионной обстановке под влиянием Сибирского суперплюма.

Томторский массив ультраосновных щелочных пород и карбонатитов палеозойского возраста расположен на севере Республики Саха (Якутия). Массив округлой формы диаметром около 20 км, общей площадью около 250 км² имеет концентрически-зональное строение. Центральное ядро сложено карбонатитами, а ультрамафиты и фоидолиты образуют вокруг них неполное кольцо. Внешняя часть массива представлена щелочными и нефелиновыми сиенитами. По всем породам развита кора выветривания, наиболее мощная сформировалась по карбонатитам, обогащенным фосфатами и редкоземельными элементами. Выделяются четыре горизонта (сверху вниз): каолинит-крандаллитовый, сидеритовый, гетитовый и франколитовый. Наиболее богатые руды представлены пластовой залежью, выполняющей впадины на «просевшей» коре выветривания карбонатитового массива. Руды тонкослоистые, криптозернистые, содержат Nb, Y, Sc и REE в высоких концентрациях (в среднем Nb₂O₅ — 4.5 %, REE₂O₃ — 7–10 %, Y₂O₃ — 0.75 %, Sc₂O₃ — 0.06 %). Наиболее богатые руды являются природным ниобиевым и редкоземельным концентратом. Суммарное содержание REE в некоторых горизонтах превышает 10 %. Проведено изучение морфологических особенностей наиболее богатых фосфатных руд из северной части участка Буранный. Основными рудообразующими минералами являются минералы группы пирохлора, минералы группы крандаллита (гояцит) и монацит-Ce. Минералы группы пирохлора в рудах присутствуют главным образом в виде кристаллов, нацело замещенных бариостронциопирохлором и/или плюмбопирохлором, но сохранивших исходную огранку, а также многочисленных раковистых осколков. Зерна минералов группы пирохлора иногда зональны по строению: центральная часть представлена реликтами неизменного пирохлора, а внешняя часть замещена. Гояцит преимущественно наблюдается в виде колломорфных выделений. По данным сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, монацит в рудах распространен в виде наночастиц размером около 50 нм, которые плотным слоем покрывают внешнюю часть галлуазитовых трубок (длиной 800-3000 нм, диаметром 300 нм) и создают своеобразные, подобные биоморфным, агрегаты. По совокупности минералогических данных, распространению «биоморфных» агрегатов и нахождению органических остатков в тесной ассоциации с рудными минералами делается вывод о формировании богатых руд Томторского месторождения, в частности, участка Буранный, в результате гидротермально-осадочного процесса при вероятной значительной роли биогенного концентрирования фосфатов редких земель.

Представлены результаты изучения химического и изотопного Sm-Nd состава высокометаморфизованных терригенных пород Китойского и северо-западной части Иркутного блоков Шарыжалгайского выступа Сибирской платформы и их сопоставления с парагнейсами юго-востока Иркутного блока. Высокометаморфизованные терригенные породы Китойского и северо-западной части Иркутного блоков представлены высокоглиноземистыми гранат-силлиманит-кордиеритсодержащими парагнейсами, протолиты которых по главным элементам отвечают преимущественно аргиллитам и пелитовым аргиллитам. Низкоглиноземистые биотитовые гнейсы Китойского блока наиболее вероятно имели магматические протолиты, сходные по петрогеохимическим характеристикам с внутриплитными вулканитами. Главным фактором, определяющим состав изученных высокоглиноземистых парагнейсов, является накопление большинства редких некогерентных элементов с глинистой фракцией осадка, что отражается в прямой зависимости между их концентрациями и Al₂O₃. Индикатором участия материала из базитового источника в образовании высокоглиноземистых пород служит содержание Cr и Ni, положительно коррелирующих с MgO и независящих от Al₂O₃. Вклад мафического источника сноса в образовании терригенного материала возрастает от Китойского к северо-западной части Иркутного блока. Высокоглиноземистые и гранат-биотитовые парагнейсы юго-восточной части Иркутного блока при общем сходстве распределения редких элементов с аналогичными породами северо-западных районов (Китойский и северо-западная часть Иркутного блока) отличаются повышенным содержанием Th и наличием отчетливого Eu минимума, что является результатом изменения характера кислого источника сноса. Участие кислых калиевых магматических пород в формировании терригенных осадков юго-востока согласуется с их накоплением после неоархейских коллизионных процессов: метаморфизма и гранитообразования, тогда как седиментация в Китойском блоке и на северо-западе Иркутного предшествовала им. Изотопные Sm-Nd характеристики указывают на формирование осадков Китойского и северо-западной части Иркутного блоков преимущественно за счет размыва коры палео-мезоархейского возраста и участие палеопротерозойских ювенильных пород в образовании метаосадков юго-востока Иркутного блока. Таким образом, изменения в редкоэлементном и изотопном составе высокометаморфизованных терригенных пород отражают процессы рециклинга и роста континентальной коры Шарыжалгайского выступа в неоархей-палеопротерозойское время.

На основе анализа экспериментальных данных по вязкости магматических расплавов в ряду основные-ультраосновные с использованием структурно-химической модели расчетов и прогноза вязкости магм впервые установлено, что кимберлитовая магма, выносящая из недр Земли алмазы, при подъеме из мантии в земную кору должна двигаться с заметным ускорением. Вязкость кимберлитовой магмы по мере ее зарождения, эволюции и подъема из мантии в земную кору будет уменьшаться более чем в 3 раза. И это несмотря на значительное снижение температуры поднимающейся кимберлитовой магмы (на ~ 150 °С) по мере ее подъема из глубин мантии к поверхности, ее частичной кристаллизации и дегазации. При частичном плавлении карбонатизированного перидотита (степень плавления < 1 мас. %) в мантии на глубинах порядка 250–350 км вязкость образовавшегося кимберлитового расплава будет сравнительно высокой и равной ~ 35 Па·с при Р ≈ 8.5 ГПа, Т ≈ 1350 °С, содержание воды в расплаве до ~ 8 мас. %, С(ОН^–) = 0–2 мас. %, молекулярная С(Н₂О) = 0–6 мас. %. Тогда как при образовании кимберлитовых трубок взрыва, даек и силлов в приповерхностных условиях вязкость кимберлитового расплава будет значительно уменьшаться и станет ~ 10 Па·с при Р ~ 50 МПа, Т = 1200 °С, объемном содержании кристаллической и флюидной (пузыри) фаз соответственно равном V_кр. = 35, V_фл. = 5 об. %, концентрации воды в магме С(ОН^–) = 0.5 мас. %. Напротив, вязкость базальтовой магмы в процессе подъема из мантии Земли в земную кору будет возрастать более чем на 2 порядка величины. При зарождении базальтовой магмы в астеносфере на глубинах ~ 100 км вязкость образовавшегося базальтового расплава будет минимальной и достигать ~ 2.3 Па·с при Р ≈ 4 ГПа, Т ≈ 1350 °С, содержание воды в расплаве С(ОН^–) ≈ 3 мас. %, С(Н₂О) ≈ 5 мас. %. Тогда как на финальной стадии эволюции, например, при извержении базальтовых вулканов, вязкость базальтового расплава будет много выше и равна ~ 600 Па·с при Р ≈ 10 МПа, Т ≈ 1180 °С, V_кр. ≈ 30 об. %, V_фл. ≈ 15 об. %, С(ОН^–) ~ 0.5 мас. %.

Для исследованных образцов объектов субмаринных систем Краснов (16° с.ш.) и Ашадзе (13° с.ш.) в области Срединно-Атлантического хребта (САХ) проведена реконструкция физико-химических условий их образования на основе компьютерных расчетов с использованием равновесно-термодинамического подхода. В первом случае в учет была принята сфалерит-пирит-баритовая ассоциация, во втором - сфалерит-пиритовая. При проведенном расчетном моделировании состав сфалеритового твердого раствора, отвечающий неидеальному смешению ZnS и FeS, участвовал как параметр взаимосвязи с общим составом гидротермальной системы Fe-Zn-Ba-S-H ₂O-NaCl-HCl в зависимости от температуры (200–300 °С) и заданного давления 100 бар. По результатам расчетов прогнозируется, что при содержании железа в сфалерите на уровне 0.17–0.36 мас. % минимальные температуры образования равновесной ассоциации сфалерит-пирит-барит должны соответствовать интервалу 280-300 °С (объект Краснов). При повышении содержаний железа в сфалерите до 4.15–13.28 мас. % существование барита в исследованных системах становится невозможным, а температуры образования сфалерит-пиритовой ассоциации оказываются равными или выше 300 °С (объект Ашадзе).

На Богунайском золоторудном месторождении, залегающем в гранулитах Ангаро-Канской глыбы Енисейского кряжа, методами термобарометрии, газовой хроматографии, хромато-масс-спектрометрии, КР–спектроскопии и масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP–MS) изучены флюидные включения в кварце, сульфидах из кварцевых жил и кварце, гранате, плагиоклазе и ортоклазе из гранулитов. Температуры (Т = 850–950 °С) и давления (P = 8.5–9.0 кбар) при образовании минералов гранулитовой фации метаморфизма значительно выше температур (220–420 °С) и давлений (0.1–1.6 кбар) при кристаллизации золото-кварцевых жил Богунайского месторождения. Кварц-золотоносные жилы сформированы при участии флюидов водно-углекисло-углеводородного состава с соленостью от 2 до 19 мас. % NaCl-экв. с преобладанием хлорида Mg. В составе газовой фазы флюидных включений из кварца, пирита, халькопирита, галенита и сфалерита помимо H₂O, CO₂, CH₄ и N₂ впервые определены соединения, содержащие серу (CS₂, O₂S, COS, C₂H₆S₂), азот (C₃H₇N, C₃H₇NO, C₄H₈N₂O), и обширная группа углеводородных соединений, представленных парафинами, аренами, нафтенами, спиртами, альдегидами, кетонами, карбоновыми кислотами и фуранами. Возраст образования Красноярской минерализованной зоны, являющейся одним из участков Богунайского месторождения, составляет 466 ± 3.2 — 461.6 ± 3.1 млн лет, который почти на 1400 млн лет позже событий гранулитового метаморфизма и на 255 млн лет позже диафтореза, но близок возрасту кристаллизации Нижнеканского гранитоидного массива (455.7 ± 3.4 млн лет). Изотопные отношения серы (δ³⁴S) сульфидов (пирита, халькопирита, сфалерита и галенита) группируются около мантийного уровня, составляя интервал от 0.8 до 3.5 ‰, и не выходят за пределы значений серы гранитоидов, свидетельствуя о коровом источнике серы флюидов. Финальные концентрации золота Богунайского месторождения были сформированы при участии водно-углекисло-углеводородных флюидов, генерируемых как в зонах глубинных разломов, так и гранитоидными интрузиями.

На основе корреляции разрезов нижнего кембрия глубоких скважин в левобережье Енисея и естественных обнажений крайнего запада Енисейского кряжа приведена сравнительная седиментологическая характеристика отложений усольской свиты и синхронных ей образований. В палеогеографическом отношении в Предъенисейском бассейне в усольское время выделены три области (суббассейна). Среди них ведущая роль в седиментогенезе принадлежит области барьерных рифов, протянувшейся в виде полосы шириной около 70 км северо-западного, северного простирания до смыкания их на севере с рифами Игаро-Норильской фациальной области. На востоке от рифовой барьерной гряды существовал солеродный суббассейн, являвшийся заливом Восточно-Сибирского солеродного бассейна и отделенного от последнего архипелагом Енисейских палеоостровов (на месте Енисейского кряжа). Осадконакопление в его пределах контролировалось эвапоритовыми процессами, поступлением терригенного материала со стороны островов, карбонатного обломочного материала с противоположной стороны — барьерного рифа, а также господством штормовых процессов. Суббассейн, расположенный к западу от рифового барьера, развивался по другому плану. Начиная с раннего кембрия здесь формируется прогиб, который на начальных стадиях своего развития характеризовался голодным режимом питания и первым появлением в общем разрезе кембрия углеродсодержащих пород (нижнечурбигинская подсвита), рассматриваемых как нефтематеринские доманиковые отложения. При общей оценке перспектив распространения коллекторов, природа которых связана с фациальными закономерностями, наиболее важная роль отводится области развития барьерной рифовой системе. Важным результатом исследования является установление в раннем кембрии в границах Предъенисейского бассейна двух крупных сопредельных палеогеоморфологических структур и соответствующих им фациальных зон — предрифового некомпенсированного прогиба с начинающими формироваться нефтематеринскими доманиковыми отложениями нижнечурбигинской подсвиты и потенциально продуктивной барьерной рифовой системы с крутым склоном в сторону прогиба. Благоприятное сочетание этих факторов позволяет достаточно высоко оценить общие перспективы нефтегазоносности Предъенисейского бассейна.

Биостратиграфический анализ комплексов фораминифер позволил проследить практически полную последовательность биостратонов в келловей-верхнеюрских отложениях Шаимского района. С помощью отдельных находок аммонитов в изученных скважинах из разных частей келловейского-волжского ярусов фораминиферовые биостратоны удалось увязать с подразделениями Общей стратиграфической шкалы. Проведенный анализ изменения таксономического состава и структуры ассоциаций фораминифер позволил уточнить палеонтологическую характеристику фораминиферовых биостратонов для разных фациальных обстановок юго-западной части Западно-Сибирского бассейна.

Дана детальная характеристика трех дальневосточных диатомитов: Пузановского (о. Кунашир, Курильские о-ва), Сергеевского и Тереховского (Южное Приморье). Установлены породообразующие таксоны (Пузановский — Aulacoseira subarctica (O. Müll.) Hawort, Stephanodiscus niagarae var. pusanovae Genkal et Cherepanova, Сергеевский — Staurosira construens var. venter (Ehr.) Grun., Aulacoseira italica (Ehr.) Sim., представители рода Cymbella с крупными (до 175 мкм в длину) створками, Тереховский — Aulacoseira praegranulata var. praeislandica f. praeislandica (Sim.) Moiss.). Анализ морфометрических характеристик створок доминирующих таксонов показал, что для Тереховского диатомита характерна низкая, а Сергеевского и Пузановского — высокая вариабельность параметров створок. Сопоставление элементного состава панцирей диатомей и особенностей экологической структуры диатомовых палеосообществ позволили реконструировать условия водоемов, в которых обитали диатомеи, образующие диатомиты. Высокое содержание кислорода и низкое кремния в створках Пузановского диатомита, скорее всего, свидетельствует о том, что диатомеи входили в состав планктонных сообществ, которые формировались в глубоком, большом по площади пресном озере. Значительные концентрации кремния в створках Тереховского диатомита, наоборот, могут говорить о приуроченности диатомей к донным экотопам в неглубоком водоеме. Детальное изучение створок представителей рода Aulacoseira при помощи светового и электронного сканирующего микроскопов позволили также уточнить возраст отложений. Так, участие таксонов рода Aulacoseira из группы «prae» в Тереховском диатомите подтверждает его плиоценовый возраст, а присутствие створок современного вида A. italica в Сергеевском диатомите — позднеплиоценовый. Выявленные особенности диатомитов позволяют определить возможности их использования в практических целях.