Главная – Журналы – Геология и геофизика 2016 номер 3

В южном складчатом обрамлении Сибирской платформы в позднем палеозое и раннем мезозое возникла Центрально-Азиатская рифтовая система. Специфику ее строения определяют зональные магматические ареалы, ядра которых представлены крупнейшими батолитами мира - Ангаро-Витимским, Хангайским и Хэнтейским, а периферию образуют одновозрастные с ними рифтовые зоны. На примере Хангайского батолита, являющегося ядром Хангайского зонального магматического ареала (области), показано, что граниты батолитов представляют особый класс анорогенных гранитоидов. Каждый из них характеризуется близким по возрасту проявлением пород широкого диапазона составов от низкощелочных до субщелочных и щелочных и от базитов до ультракислых пород. Показано, что геохимические и изотопные характеристики пород Хангайского батолита варьируют между параметрами вмещающей континентальной коры и ювенильного мантийного источника. Продукты последнего формировались по рифтовой периферии батолита, но, кроме того, проявились в его центральных участках в виде синплутонических базитовых интрузий. Изотопно-геохимические характеристики гранитоидов батолита свидетельствуют, что мантийные магмы принимали участие в формировании гранитоидных расплавов. С учетом объемов пород батолита, составляющих около 1 млн км³, Хангайский зональный магматический ареал может рассматриваться как пример крупной кислой магматической провинции, формирование которой контролировалось локализованным источником вещества и тепла, т. е. мантийным плюмом. Предложена модель, связывающая особенности состава, строения и геологической позиции батолитов с воздействием мантийных плюмов на литосферу складчатой области. Предполагается, что мантийные расплавы по механизму андерплейтинга внедрялись в основание коры или подслаивали ее, вызывали коровый анатексис и смешивались с анатектическими расплавами. В результате возникли магматические продукты, геохимические и изотопные характеристики которых варьировали между типичными для конвергентных границ литосферных плит, с одной стороны, и свойственными для внутриплитных обстановок, с другой.

Обсуждаются трудности и противоречия классической концепции тектоники плит. Проанализированы ее исходные положения (постулаты). Показано, что постулат о твердотельном вращении плит на поверхности Земли (так называемая теорема Эйлера), на котором основаны кинематические построения тектоники плит, далеко не всегда применим, в частности, при анализе меловых реконструкций Северной Атлантики и Арктики. Также не выполняется исходное положение о полной механической обособленности литосферных плит, эквивалентное допущению о замкнутости всех их границ. Предлагается обобщение классической теории тектоники плит, в котором последние рассматриваются как деформируемые тела - тектоника деформируемых литосферных плит. Обосновывается новая региональная геодинамическая модель, описывающая меловую и кайнозойскую эволюцию литосферы Арктики и Северо-Восточной Азии. Модель основывается на представлении о существовании горизонтально протяженной конвективной ячейки в верхней мантии, сопряженной с конвейерным механизмом субдукции тихоокеанской литосферы. В рамках предложенной модели находят свое естественное физическое объяснение такие известные тектономагматические процессы, как отступание островных дуг в сторону океана с образованием задуговых бассейнов, возникновение континентальных рифтовых зон и магматических провинций на значительных (более 1000 км) расстояниях от зон субдукции и т.д.

Представлен детальный анализ поля природных напряжений в коре Северного Тянь-Шаня в масштабе осреднения 10-15 км, полученного по сейсмологическим данным локальной сети KNЕТ. Трансформация данных о механизмах очагов землетрясений в параметры тензора напряжений осуществлялась на основе метода катакластического анализа разрывных смещений, разработанного в ИФЗ РАН Ю.Л. Ребецким. Результаты в виде ориентации осей главных и величин редуцированных напряжений представлены для четырех глубинных уровней коры. Установлено, что кроме геодинамического типа напряженного состояния горизонтального сжатия, встречающегося преимущественно в коре центральной части Северного Тянь-Шаня, имеется также большое число участков с режимом горизонтального сдвига со сжатием и растяжением и даже с чистым горизонтальным растяжением (для верхних слоев восточной части Чуйской котловины, в Суусамырской впадине и ее ближнем окружении, в срединной части Киргизского хребта). Выделено несколько крупных участков повышенного и пониженного уровня эффективного всестороннего давления, определяющего согласно закону Кулона - Мора и соответствующий уровень девиаторных напряжений. Установлено, что относительно сильные землетрясения тяготеют к участкам коры пониженного уровня эффективного давления, где на разрывах действуют меньшие по величине силы сопротивления хрупкому разрушению - напряжения кулонового трения. Показано, что один из участков субширотного разлома северного склона Киргизского хребта протяженностью около 60 км формирует в своем окружении закономерное распределение напряжений, отвечающее правосдвиговой компоненте смещения его бортов.

На примере Тишинского и верхней части Риддер-Сокольного месторождений Рудного Алтая обосновываются динамометаморфические структурно-вещественные преобразования рудовмещающих пород и руд. Линзовидная и линзовидно-ленточная морфология рудных тел, наблюдаемая в современной структуре месторождений, обусловлена переотложением рудного вещества in situ в виде тел, ориентированных согласно направлению действия максимальных касательных напряжений и, соответственно, общему простиранию деформационно-метаморфических структур. Установлено, что динамометаморфизм является не только структуро- и породообразующим фактором, но имеет большое рудоконцентрирующее и рудолокализующее значение, благодаря чему в зонах интенсивных деформаций и структурно-вещественных преобразований формируются богатые рудные залежи. Определен возраст основных фаз динамометаморфического воздействия и время формирования рудных тел, наблюдаемых в современной структуре месторождений. Для Тишинского месторождения он соответствует интервалам 294-301 и 279-288 млн лет (раннепермская эпоха), а для линзовидных рудных тел верхнего уровня Риддер-Сокольного месторождения установлено время формирования порядка 307 млн лет (позднекаменноугольная эпоха).

Впервые проведены Sm-Nd изотопные исследования обломочных пород каменноугльно-раннемелового возраста северо-восточной окраины Сибирской платформы. Установлена и проинтерпретирована изменчивость изотопного состава осадков в данном временном интервале. Высокие значения ε_Nd( t ) для каменноугольно-пермских отложений (от -11 до -2) свидетельствуют, что при их накоплении значительный вклад вносили продукты размыва островодужных и ювенильных комплексов, расположенных в каменноугольное время в Таймыро-Североземельском складчато-надвиговом поясе. Положительные значения ε_Nd( t ) для песчаников триаса указывают на размыв близких по возрасту магматических пород трапповой формации. Верхнеюрские и особенно меловые отложения, формирующие Лено-Анабарский и Приверхоянский прогибы, характеризуются резко отрицательными значениями ε_Nd( t ) от -15 до -19, указывающими на размыв зрелой континентальной коры. Карбон-триасовые комплексы, входящие в состав Верхоянского складчато-надвигового пояса, имеют более высокие значения ε_Nd( t ) и не могли быть источником детритового материала для меловых песчаников. Отложения, заполняющие Приверхоянский краевой прогиб, формировались не за счет разрушения растущей к востоку горной системы, а за счет разрушения удаленных и гомогенизированных источников сноса с изотопными характеристиками древней коры. Такими потенциальными питающими провинциями могли быть выступы кристаллического фундамента Сибирской платформы, такие как Алданский щит.

На основе предложенной методики сквозного изотопного датирования проведена реконструкция термохронологической истории раннепалеозойских коллизионных, субдукционно-коллизионных систем и глаукофансланцевых комплексов Центрально-Азиатского складчатого пояса. Показано, что история формирования этих геологических структур складывается из коротких, синхронных этапов активных термических событий, сопряженных с масштабным мантийно-коровым магматизмом, метаморфизмом HP/LT, HT/LP типов, интенсивными тектоническими деформациями. В качестве глубинного механизма синхронизации предполагается проявление плюмов различного масштаба как во внутриокеанической, так и внутриконтинентальной обстановке.

В пределах Южно-Муйской глыбы исследованы высокобарические мафические гранулиты и гранатовые пироксениты, встречающиеся в виде будин и линз среди метаморфических пород киндиканской серии. Формирование первичных парагенезисов гранулитов и гранатовых пироксенитов происходило в интервале температур 670-750 °C и 9.5-12.0 кбар. Возраст пика гранулитового метаморфизма пород по цирконам LA-ICP-MS U-Pb-методом составляет 630 млн лет. Геохимические характеристики гранулитов и изотопный состав гафния цирконов позволяют предполагать, что в качестве протолита гранулитов выступали дифференцированные внутриплитные базиты, формирование которых проходило при участии ювенильного мантийного источника позднебайкальского возраста и мезо- или палеопротерозойской коры. Сходство возрастов гранулитового метаморфизма Южно-Муйского и эклогитового метаморфизма Северо-Муйского блока свидетельствует о пространственной совмещенности двух блоков к началу позднебайкальских субдукционно-коллизионных событий.

Приведены первые данные по ⁴⁰Ar/³⁹Ar датированию, геохимии редких элементов и изотопному (Nd, Sr, O) составу Белогорского габбро-фойдолит-фойяитового интрузивного массива как одного из типичных представителей щелочной провинции на северо-востоке Кузнецкого Алатау. Установленный возраст породообразующего амфибола ~ 401-403 млн лет принимается за время формирования плутона в раннем девоне. По особенностям распределения и соотношениям LILE и HFSE в породах предполагается, что внедрение интрузии происходило в обстановке «суперпозиции» (наложения) девонского мантийного плюма на раннепалеозойские аккреционно-коллизионные вещественные комплексы. В связи с этим источник вещества магматических производных имел гетерогенный состав со смешением материала плюмового, надсубдукционного и корового субстратов. Мантийная компонента могла быть представлена комбинацией PREMA + EM, что подтверждается параметрами изотопного состава неодима (ε_Nd ( Т ) ≈ 3.2-4.6; T _Nd(DM) ≈ 0.8 млрд лет) щелочных пород. Эффекты коровой контаминации отражены в повышенных отношениях изотопов стронция и кислорода ((⁸⁷Sr/⁸⁶Sr) _T ≈ 0.7046-0.7054; δ¹⁸О ≈ 8.5-9.2 ‰, SMOW).

Представлены итоги полевых археолого-геофизических работ. Описываются наиболее информативные результаты исследований за последние три года на территории Барабинской лесостепи. Работы проведены на разнотипных археологических памятниках широкого хронологического диапазона (VI тыс. до н.э. - II тыс. н.э.). Информация о наличии, размерах, конфигурации археологических объектов получена на основе данных магнитометрии и электрометрии. Изучены контрасты магнитных свойств верхнего горизонта современной почвы и подстилающего субстрата на территориях разнотипных и разновременных археологических памятников. Установлено, что малая контрастность приводит к уменьшению амплитуд магнитных аномалий над погребенными древними структурами. Подтверждена эффективность применения методов геоэлектрики там, где магнитометрия недостаточно эффективна.

В скорости векового хода (СВХ) элементов геомагнитного поля - горизонтальной составляющей Н , вертикальной составляющей Z и наклонении I - выявлены флуктуации двух видов: с коротким (3 ± 0.15 года) периодом (КФ) и длиннопериодные (ДФ) (10-70 лет). Оценены амплитуды КФ СВХ. КФ однородны по всей Земле, флуктуации СВХ Z и I синхронны и имеют одинаковые фазы, а флуктуации СВХ Н противоположны им по фазе. Моделированием поля эксцентричного диполя с переменной широтой осевого полюса показано, что КФ СВХ вызваны колебаниями оси диполя (и ответственных за дипольное поле токовых систем во внешнем ядре). ДФ СВХ по-разному проявляются в разных регионах, в их природе преобладает влияние токов в жидком ядре вблизи границы с мантией.

Незаземленная горизонтальная петля, используемая в качестве источника в методе переходных процессов, в совокупности с подстилающей ее верхней частью разреза образуют систему с распределенными параметрами. На поздних временах и/или низких частотах для ее описания и анализа целесообразно использовать модель эквивалентного контура с сосредоточенными параметрами. На временах, сравнимых с периодом собственных колебаний тока в петле, модель в виде эквивалентного контура не объясняет экспериментальные данные. Их анализ свидетельствует о том, что в области ранних времен петля может быть представлена в виде комбинации двух длинных линий, образованных проводом петли и подстилающей его геологической средой. Такое представление петли позволяет, воспользовавшись средствами теории длинных линий, рассчитать ток для любого момента времени в любой точке петли. Поскольку на ранних временах параметры генераторной петли зависят от геоэлектрического разреза и окружающей обстановки, такое понятие как «первичное поле источника» применительно к измерениям на ранних временах теряет смысл. Поэтому инверсия индукционных переходных характеристик в области ранних времен на основе теории и моделей традиционной импульсной индуктивной электроразведки не представляется возможной. Однако, как показано на примере петли, шунтированной согласующим резистором, модель, основанная на теории длинных линий, позволяет решить обратную задачу, а именно подобрать параметры линий и сопротивление подстилающей среды, при которых модельные графики выключения тока близки к измеренным.