Главная – Журналы – Геология и геофизика 2015 номер 11

Анализ и обобщение опубликованной литературы на территорию юга Восточного Саяна, Вос-точной Тувы и Северной Монголии показали, что позднеплейстоценовое оледенение охватывало большую территорию и имело сложную динамику роста и сокращения ледников. Начиная с MIS 5, Тоджинская впадина, частично Окинское плоскогорье, Азасское вулканическое плато, Мондинская впадина и речные долины на юге Восточного Саяна периодически подвергались оледенению. Толщина льда в восточной части Тоджинской впадины составляла 700 м, на Азасском вулканическом плато дос-тигала 300—600 м, и в долинах юга Восточного Саяна толщина льда оценивается в 700—800 м. Мощ-ность льда в Мондинской впадине составляла 300—350 м. На основе геолого-геоморфологических исследований и изотопного датирования экспонирован-ных поверхностей валунов конечно-моренных комплексов бериллиевым методом (10Be) были получе-ны свидетельства существования крупных ледников в MIS 2 в Мондинской впадине, в долинах рек Сенца, Жомболок и Сайлаг (юг Восточного Саяна). Средний экспонированный возраст для трех групп образцов составляет 14, 16 и 22 тыс. лет.

В непосредственной близости от стратотипического разреза нижней части тасеевской серии венда на р. Тасеева обнаружены диамиктиты, залегающие в виде отдельных изолированных линз со структурным несогласием на киргитейской свите верхнего рифея. Анализ геологических и литологи-ческих данных показал, что диамиктиты, выделенные в шишинскую пачку с видимой мощностью в первые метры, имеют признаки ледниковых отложений. Эти признаки включают базальное положение шишинской пачки; глинисто-алевролитовый матрикс с доломитовым песком, гравием и крупными камнями; однородный состав крупных камней, сложенных доломитом; крайнюю степень неотсортиро-ванности камней (от мелкого гравия до валунов в диаметре более 0.5 м); специфическую ледниковую обработку обломочного материала. К прямым признакам ледникового происхождения диамиктитов относятся утюго- и пулевидная граненая формы камней, с выпуклой верхней поверхностью, плоским низом и крутосрезанным тылом, кластеры камней, доседиментационные кливаж, трещины, царапины и штриховка на гранях, а также отсутствие следов хрупких деформаций в матриксе. Шишинская пачка не имеет генетической связи с подстилающей киргитейской свитой и сопоставляется по седиментоло-гическим признакам с базальной уляхской пачкой тиллитов в основании вендской марнинской свиты оселковой серии Присаянья. Источником камней в шишинской пачке могли быть доломиты джурской свиты верхнего рифея, обнаженные в 4 км ниже по течению р. Тасеева. Нижнее подразделение тасеев-ской свиты (алешинская свита) имеет признаки гляциофлювиального происхождения, к которым отно-сятся макроформы песчано-гравийных речных баров и русел-каналов с косой слоистостью; силикокла-стический несортированный песчано-гравийный материал со слоями конгломератов; песчано-гравийные смеси (микститы); унимодальное направление потоков с востока на запад (из центральной части Сибирского кратона на его периферию). По гранулометрии и модальному анализу обломочный материал в нижней пачке алешинской свиты состоит из двух ассоциаций — грубозернистой песчано-гравийной кварцевой и мелкосреднезернистой песчаной кварц-литокластитовой. Первая ассоциация представлена высокозрелым материалом с хорошей окатанностью и признаками участия в обработке эоловых процессов. Вторая — имела в качестве источника терригенный метаосадочный бассейн окра-инной части кратона, который механически эродировался и поставлял слабообработанный материал недалекого переноса. По составу и гранулометрии кластический материал алешинской свиты имеет сходство с материалом гляциофлювиальных отложений плитнинской, нерсинской, кедровской пачек марнинской свиты венда Присаянья. По данным седиментологического наблюдения приходим к выводу, что диамиктиты шишинской пачки представляют собой тиллиты, идентичные тиллитам в основа-нии оселковой серии Присаянья. Высказано предположение, что диамиктиты могут составлять базаль-ную часть тасеевской серии венда.

Анализируется состав стабильных изотопов углерода и кислорода в разрезе изолированной кар-бонатной платформы. Показано, что в толще известняков сохранились следы нескольких глобальных и субглобальных трансгрессий и регрессий, в том числе связанных с верхним Кельвассерским (на рубе-же франа и фамена) и многофазным Хангенбергским (на рубеже девона и карбона) событиями. Тем не менее значительные колебания уровня моря в акватории платформы отсутствовали, в том числе в раз-резе отсутствуют следы субаэральных размывов. Среда придонной воды во время осадконакопления большей частью была кислородной.

Представлены результаты изучения минеральных парагенезисов и оценки РТ-параметров мафи-ческих гранат-двупироксеновых и двупироксеновых гранулитов в раннедокембрийском метаморфиче-ском комплексе Ангаро-Канского блока, U-Pb датирования и определения редкоэлементного и Lu-Hf изотопного состава циркона из этих пород, а также коэффициентов распределения РЗЭ циркон/гранат. Температуры образования двупироксеновых гранулитов оцениваются от ~800—870 до ~900 °С. Гра-нат-двупироксеновые мафические гранулиты характеризуются наличием гранатовых коронитов, PТ-параметры их образования составляют 750—860 °C и 8.0—9.5 кбар. Предполагается, что развитие гра-натовых коронитов происходило на регрессивном этапе при снижении Т и определялось составом по-род. Возраст ядер циркона (1.92—1.94 млрд лет), сохраняющих типичное для магматического циркона распределение РЗЭ, может быть принят в качестве минимальной оценки времени образования прото-литов мафических гранулитов. Метаморфическая генерация циркона в мафических гранулитах пред-ставлена многоплоскостными кристаллами циркона и оболочками, которые обеднены в сравнении с ядрами Y средними и тяжелыми РЗЭ. Возраст метаморфических цирконов в гранат-двупироксеновых (~1.77 млрд лет) и двупироксеновых гранулитах (~1.85 и 1.78 млрд лет) свидетельствует о двукратном проявлении высокотемпературного метаморфизма. Наличие в гранат-двупироксеновых гранулитах од-ной возрастной (1.77 млрд лет) генерации метаморфического циркона и, напротив, доминирование цирконов с возрастом 1.85 млрд лет в двупироксеновых гранулитах с единичными зернами граната по-зволяет связывать развитие гранатовых коронитов со вторым этапом метаморфизма. Соответствие ко-эффициентов распределения тяжелых РЗЭ циркон/гранат экспериментально определенным величинам для Т = 800 °С свидетельствует в пользу формирования метаморфических цирконов с возрастом ~1.77 млрд лет одновременно с гранатом. Образование циркона путем растворения/переотложения или перекристаллизации в закрытой системе без обмена с матриксом породы подтверждается близким диапазоном 176Hf/177Hf ядер и оболочек циркона. Положительные значения eHf (до 6.2) ядер циркона указывают на образование протолитов мафических гранулитов за счет деплетированного мантийного источника. Первый этап метаморфизма мафических гранулитов и парагнейсов канского комплекса (~1.85—1.89 млрд лет) завершился образованием коллизионных гранитоидов (1.84 млрд лет). Со вто-рым этапом метаморфизма (~1.77 млрд лет) коррелирует образование второй фазы субщелочных лей-когранитов Таракского массива и чарнокитов (1.73—1.75 млрд лет).

Омфацит, являясь типоморфным минералом эклогитов, совершенно не свойствен ассоциациям перидотитов. Тем не менее находки этого минерала во включениях в перидотитовых алмазах могут рассматриваться как косвенное свидетельство в пользу существования этой парадоксальной минераль-ной ассоциации. Представлены результаты экспериментов по взаимодействию между карбонатсодер-жащим амфиболитом и оливином, моделирующих процессы, происходящие между корой и мантией в зонах субдукции. Эксперименты показывают, что при 2.9 ГПа и 850—900 °С на границе областей сег-регации кислого расплава с перидотитовым субстратом происходит рост омфацита, ассоциирующего либо с гранатом и ортопироксеном, либо с флогопитом. Омфацит в опытах имеет только реакционно-магматическую природу и не образуется метасоматическим путем. В свете полученных эксперимен-тальных данных обсуждаются находки омфацита во включениях в алмазах перидотитового парагене-зиса, а также в некоторых пироксенитах из кимберлитов.

Верхнемантийные ксенолиты в кайнозойских базальтах Северо-Западного Шпицбергена представлены породами перидотитовой (шпинелевые лерцолиты) и пироксенитовой (амфиболсодержащие гранатовые и безгранатовые клинопироксениты, гранатовые клинопироксениты, гранатовые и безгранатовые вебстериты) серий. Верхнюю часть мантийного разреза на глубине от 50 до 100 км слагают шпинелевые перидотиты, на глубинах порядка 80-110 км в ее разрезе появляются пироксениты (возможно, дайки или силлы). Условия равновесия минеральных ассоциаций в перидотитах характеризуются параметрами: 730-1180 °C, 13-27 кбар, фугитивность кислорода от -1.5 до +0.3 лог.ед; в пироксенитах - 1100-1310 °C, 22-33 кбар. Установлены структуры распада твердых растворов в минералах пироксенитов: ламелли ортопироксена в клинопироксене и, наоборот, ламелли клинопироксена в ортопироксене. Значения температур для нераспавшихся фаз ортопироксена и клинопироксена превышают примерно на 100-150 °C значения, полученные для равновесия ламеллей и матрицы, и наблюдаемого парагенезиса в породе в целом. Нормальное распределение катионов в структуре исследованных шпинелей и равновесное распределение Fe ²⁺ между подрешетками М1 и М2 в ортопироксенах указывает на высокую скорость выноса на поверхность ксенолитов из области кристаллизации пород. В структурах всех породообразующих минералов мантийных ксенолитов Шпицбергена присутствуют летучие в форме ионов ОН ^-, молекул кристаллогидратной воды Н ₂О _cryst, а также молекулы, содержащие характеристические группы СН и CO, однако среди них преобладающими компонентами являются ОН ^- и Н ₂О _cryst и суммарное содержание воды (ОН ^- + Н ₂О _cryst) возрастает в ряду оливин ® гранат ® ортопироксен ® клинопироксен. О высокой прочности связей летучих со структурами изученных стехиометрически безводных минералов (NAM) перидотитов и пироксенитов свидетельствует их присутствие в структуре минералов, кристаллизация которых происходила при высоких температурах и давлениях. Принципиальная возможность сохранности летучих компонентов подтверждается результатами комплексного термического и масс-спектрального анализа оливинов и клинопироксена, в структурах которых эти компоненты сохраняются вплоть до 1300 °С. Состав гипотетического С-О-Н флюида, равновесного (в присутствии свободного углерода) с породами мантии, подстилающей Северо-Западный Шпицберген, варьирует от водного (> 80 % H ₂O) до водно-углекислого (около 60 % H ₂O). Флюид становится существенно водным при понижении активности кислорода в системе, однако строгой зависимости изменения окислительно-восстановительных обстановок с глубиной образования ксенолитов не установлено.

В метакарбонатной породе с флюорэллестадитом (бывший фрагмент окаменелого дерева анкеритового состава) из горелого террикона шахты Батуринская-Восточная-1-2 выявлены три минерала надгруппы майенита: эльтюбюит Ca ₁₂Fe ³⁺ ₁₀Si ₄O ₃₂Cl ₆, его фтористый аналог Ca ₁₂Fe ³⁺ ₁₀Si ₄O ₃₀F ₁₀ и хлормайенит-вадалит Ca ₁₂(Al,Fe) ₁₄O ₃₂Cl ₂-Ca ₁₂(Al,Fe) ₁₀Si ₄O ₃₂Cl ₆. Две первые фазы присутствуют в реакционной оторочке агрегатов гематита, магнезиоферрита и Ca-ферритов («кальциогексаферрит» CaFe ₁₂O ₁₉, «грандиферрит» CaFe ₄O ₇, «дорритовая фаза» Ca ₂(Fe ³⁺ ₅Mn ³⁺ _0.5Mg _0.5)(Si _0.5Fe ³⁺ _5.5)O ₂₀), реже в виде индивидуальных зерен в флюорэллестадит-куспидиновом (± ларнит ± русиновит Ca ₁₀(Si ₂O ₇) ₃Cl ₂) зернистом агрегате. Скопления зональных кристаллов хлормайенита-вадалита обнаружены во флюорэллестадит-куспидиновом зернистом агрегате, где отсутствуют агрегаты Ca-ферритов. Помимо вышеуказанных минералов в породе также выявлены гармунит CaFe ₂O ₄, хлорэллестадит, фторапатит, ангидрит, рондорфит Ca ₈Mg(SiO ₄) ₄Cl ₂, фтористый аналог рондорфита Ca ₈Mg(SiO ₄) ₄F ₂, «Mg-куспидин» Ca _3.5(Mg,Fe) _0.5(Si ₂O ₇) F ₂, флюорит, бариоферрит BaFe ₁₂O ₁₉, чжаньпейшанит BaFCl и другие редкие фазы. Приводятся данные по химическому составу и рамановской спектроскопии минералов надгруппы майенита. Детально рассматривается генезис этой метакарбонатной породы: «окислительный обжиг» Fe-Ca-карбонатов с образованием гематита и извести; реакция между гематитом и известью с формированием различных Ca-ферритов; появление ларнита за счет реакции SiO ₂ c известью или CaCO ₃; реакционное воздействие горячих газов, обогащенных Cl, F и S, на ранее образовавшиеся ассоциации. Кристаллизация эльтюбюита и его F-аналога происходила на этапах воздействия газов. Предполагается, что максимальная температура при формировании породы могла достигать 1200-1230 °С.

Опорный профиль 4-АР длиной 1370 км пересекает Северо-Баренцевскую впадину, северное окончание Новоземельского поднятия и Северо-Карскую впадину. На профиле были выполнены ком-плексные геофизические исследования, включая глубинные сейсмические работы методами ОГТ и ГСЗ. Наблюдения ГСЗ проводились с автономными донными сейсмическими станциями (АДСС) с ин-тервалом 10—20 км и мощным пневмоисточником, возбуждающим сейсмические сигналы с шагом 250 м. В результате были построены детальные скоростные разрезы земной коры и верхней мантии по P- и S-волнам. Основным методом построения разрезов являлось лучевое моделирование. Земная кора вдоль всего профиля является типично континентальной со скоростями продольных волн 5.8—7.2 км/с в консолидированной ее части. Мощность коры увеличивается от 30 км в районе островов Франца-Иосифа до 35 км под Северо-Баренцевской впадиной, до 50 км под Новоземельским поднятием и до 40 км под Северо-Карской впадиной. Северо-Баренцевская впадина глубиной 15 км отличается не-обычно низкими скоростями в консолидированной коре: слой верхней коры со скоростями 5.8—6.4 км/с имеет мощность около 15 км под впадиной (обычно этот слой выклинивается под глубокими осадочными бассейнами). Особенным свойством коры Северо-Баренцевской впадины является также разрушенная структура границы М.

Изучается изменение свойств геологической среды в окрестности стационарного 40-тонного вибрационного источника во временных интервалах, лежащих между вибрационными сессиями. Экспериментально определена зависимость оценки количества выделенной средой энергии по времени от значения частоты амплитудного спектра. Авторами введен параметр (α), характеризующий эту зависимость и установлена линейная закономерность роста его модуля в перерывах серии включений вибрационного источника при проведении полевых наблюдений. Сформулировано предположение о возможности выделения зон, обладающих свойством быстро менять свое напряженное состояние как накапливая, так и отдавая накопленную энергию. Сравнительный анализ напряженного состояния области эксперимента показал существенные различия в пространственном распределении градиента нового параметра (β) до и после активных низкочастотных воздействий на геологическую среду.

Магнитная вязкость геологических сред оказывает заметное, нередко значительное, а иногда преобладающее влияние на измеренные в лаборатории и в поле импульсные индукционные характеристики. По сравнению с частотными методами измерение импульсных характеристик намагниченности имеет те преимущества, что проявления магнитной вязкости наблюдаются в отсутствии первичного поля, а импульсная переходная характеристика измеряется в широком временнóм диапазоне. Это позволяет снизить погрешность измерения параметров, характеризующих магнитную вязкость. В отличие от переходной характеристики, ее производная, т.е. импульсная характеристика, свободна от влияния постоянной (медленно спадающей) компоненты суммарной остаточной намагниченности. Это снимает проблему, которая связана с неопределенностью при выделении небольшой по величине вязкой компоненты из суммарной намагниченности. Временной спад импульсных характеристик намагниченности описывается степенной функцией a × t ^{- b} , где a - начальное значение (изменяется в широком диапазоне), b - показатель степени, близкий к единице. Как показали измерения на образцах, выполненные с помощью индукционных катушечных систем, параметр a демонстрирует сильную линейную корреляцию с частотно-зависимой магнитной восприимчивостью Dk, которая традиционно используется для оценки содержания суперпарамагнитных частиц. Это дает основания полагать, что импульсные индукционные системы могут найти применение для экспрессного изучения большого количества образцов с целью диагностики присутствия SP частиц и оценки их содержания. Хотя отличия показателя степени b от единицы невелики, они значительно превосходят погрешность определения этого параметра по экспериментальным данным. Математическое моделирование импульсных характеристик намагниченности показало, что на оба параметра влияет распределение объемов частиц, что создает предпосылки для решения обратной задачи, т.е. отыскания такого распределения, которое «наилучшим» образом объясняет экспериментальные импульсные характеристики.

Представлены результаты магнитостратиграфических исследований верхнего мела, вскрытого двумя скважинами (С-124 и С-114), пробуренными в Томской структурно-фациальной зоне (Бакчар-ское железорудное месторождение). Полученные биостратиграфические данные свидетельствуют, что исследуемые отложения образовались во временном интервале кампан—маастрихт. Выделенная в изу-ченных породах высокотемпературная компонента естественной остаточной намагниченности позво-лила построить палеомагнитные колонки для каждой скважины, выполнить корреляцию разрезов скважин с использованием палеонтологических данных между собой и с общей магнитостратиграфи-ческой и магнитохронологичeской шкалами.
В магнитостратиграфических разрезах двух скважин обратно намагниченная славгородская сви-та с горизонтом прямой полярности (R(km)), датируемая кампаном, сопоставляется с хроном C33(r) (верхняя часть) и C33(n) (нижняя часть) шкалы Ф. Градстейна. Ганькинская свита, характеризуемая прямой полярностью с маломощным горизонтом обратной намагниченности (N(mt)), датируемая маа-стрихтом, коррелируется с хроном C30 этой шкалы.