Главная – Журналы – Геология и геофизика 2018 номер 5

Впервые представлено обобщение геохимических и минералогических данных, указывающих на важную роль кристаллизации Os-Ir-Ru фаз и фракционирования тугоплавких платиноидов на ранних стадиях эволюции исходных магм и примитивных кумулатов Йоко-Довыренского расслоенного массива (Северное Прибайкалье, Россия). Объектом исследования являлись два типа плагиоклазовых перидотитов из нижней части интрузива, различающиеся по пористости первичных оливиновых кумулатов: менее меланократовый (но более примитивный) тип I и более меланократовый тип II. Первые свидетельства присутствия Os-Ir-Ru фаз получены при исследованиях состава алюмохромита методом LA-ICP-MS в породах типа I и связаны с обнаружением включений тугоплавких платиноидов (Os, Ir, Ru). Последующий поиск при помощи методов электронной микроскопии позволил установить в алюмохромите из плагиоперидотитов обоих типов более 25 зерен лаурита и Ir-содержащего осмия. В работе обсуждается значение геохимических соотношений Ru/Cr₂O₃ и Ir/Cr₂O₃ в породах для разделения ранних и более поздних стадий фракционирования элементов иридиевой группы. Сформулирован вывод, что более высокие значения отношений Ru/Cr₂O₃ и Ir/Cr₂O₃ в плагиоперидотитах I типа являются индикатором более высокой обогащенности алюмохромита включениями минералов тугоплавких платиноидов. Это согласуется с отнесением данных пород к фации наиболее примитивных и высокотемпературных ультрамафитов, связанных с исходной магмой, которая была в равновесии с оливином Fo₈₈ при температуре около 1290 °С. Установлено, что исходная довыренская магма была обеднена платиноидами иридиевой группы и родием еще на докамерной стадии, при отсутствии сигналов проявления ранней сульфидно-силикатной несмесимости.

Приведены результаты геологического, минералогического, петро- и геохимического исследования габбро-перидотитовых силлов (возраст 733 млн лет) верхнерифейского довыренского интрузивного комплекса. Мощные силлы дифференцированы от плагиолерцолитов до оливиновых габброноритов в результате фракционной кристаллизации родоначального расплава, отвечающего высокомагнезиальному, низкощелочному, низкотитанистому пикробазальту калиево-натриевой серии. В момент поступления в камеру он уже содержал до 10 % интрателлурических кристаллов оливина. Установлено, что ксенолиты плагиолерцолитов, обнаруженные в габброидной зоне Йоко-Довыренского массива, являются фрагментами пород этих силлов, что убедительно свидетельствует о принадлежности силлов к более ранней фазе внедрения относительно самого массива. Показано, что формирование габбро-перидотитовых силлов связано с процессами внутриплитного магматизма. Родоначальный высокомагнезиальный расплав свидетельствует о достаточно высоком тепловом потоке, вероятно, обусловленном существованием в этот период мантийного плюма, ареал развития которого связывается с крупной Франклинской изверженной провинцией.

Приведены результаты исследования мозаично-блочных алмазов из кимберлитовой тр. Зарница. По ряду морфологических признаков и специфическому внешнему облику эти алмазы близки к широко распространенным в россыпях северо-востока Сибирской платформы темно-серым мозаично-блочным алмазам V и VII разновидностей. Несмотря на сходное внутреннее строение исследованных алмазов из тр. Зарница и алмазов из россыпей, формирование такой специфической внутренней структуры происходит по различным механизмам. В отличие от алмазов V и VII разновидностей, внутренняя структура которых образовалась в результате процессов расщепления кристаллов, кристаллизация алмазов из кимберлитовой тр. Зарница происходила по иному механизму. Укрупнение субиндивидов от ядерных частей, имеющих отчетливое поликристаллическое строение, к периферийным и образование радиальной внутренней структуры происходили в результате развития индивидов на первично-поликристаллических затравках, согласно закону геометрического отбора. Проведенные исследования показали, что различия этих двух групп кристаллов отражаются не только в механизмах формирования внутренней структуры, а также в парагенезисе включений, дефектно-примесном составе и изотопном составе углерода. В отличие от россыпных мозаично-блочных алмазов V и VII разновидностей, изученные кристаллы из тр. Зарница содержат включения перидотитового парагенезиса (оливины и субкальциевые хромсодержащие пиропы), имеют типичные для природных кимберлитовых алмазов содержания азота (0-1761 ppm) и распределения примесных центров в объеме образцов (в соответствии с «отжиговой» моделью степень агрегации азотных дефектов понижается от центральных частей к периферийным), а также характеризуются обычным «мантийным» изотопным составом углерода от -1.9 до -6.2 ‰ δ¹³C (среднее -4.2 ‰).

Источники нефти в Байюньской впадине до настоящего времени были мало изучены, что затрудняло определение нефтематеринских пород. Данная работа посвящена геохимическим исследованиям изотопов углерода, биомаркеров, обстановок осадконакопления и степени зрелости нефти из Байюньской впадины. Результаты исследований показывают, что органическое вещество нефти накапливалось в окислительной обстановке в условиях озерной фации и основным его источником являлись растения. Изученные образцы нефти характеризуются средней и высокой степенями зрелости. Нефть в северной части Байюньской впадины более зрелая, чем нефть в ее восточной части. Несмотря на ограниченное число данных по нефтематеринским породам, мы сделали вывод, что изученная нефть образовалась главным образом из пород эньпинской свиты. Другими возможными источниками нефти в разных областях впадины могли быть породы вэньчанской и чжухайской свит. Также были проанализированы источники нефти в каждой нефтеносной структуре Байюньской впадины; например, нефть в структуре LH19-5 образовалась из органического вещества эньпинской свиты, а нефть в структуре LW3-1 - из смешанного органического вещества эньпинской, вэньчанской и чжюхайской свит.

В работе собраны и проанализированы данные о строении и свойствах коры 13 архейских кратонов южных материков, ранее входивших в Гондвану (кратоны Африки, Австралии, Антарктиды и Южной Америки, а также Индийского субконтинента). Сводные данные по кратонам представлены в итоговой таблице. Исследованы следующие параметры кратонов: глубина границы Мохо, площадь, возраст, мощность осадков, рельеф, мощность литосферы. Площадь разных кратонов отличается в десятки раз: от 0.05 млн км² (кратон Нейпир) до 4 млн к?м² (кратон Конго). Диапазон возраста пород кратонов покрывает почти весь архей: 3.8-2.5 млрд лет. Осадки в основном незначительны, однако для кратонов Конго и Западно-Африканского их мощность достигает 7 км. Рельеф поверхности кратонов также меняется от 0 до 2 км. Наблюдаются кратоны с высоким стоянием, их средняя высота превышает 1 км: Каапвааль, Зимбабве и Танзанийский. Уточнены карты Мохо для ряда кратонов (на основе сейсмических данных). Построены диаграммы распределений глубин Мохо для каждого кратона. Обработка и анализ имеющихся новых данных показали, что средняя глубина до Мохо меняется от 33 до 44 км : Пилбара (33 км), Грюнегона (35 км), Сан-Франциско (36 км), Йилгарн (37 км), Дарвар (38 км), Танзанийский (39 км), Зимбабве (39 км), Каапвааль (40 км), Голер (40 км), Нейпир (40 км), Западно-Африканский кратон (40 км), Конго (42 км), Амазонский (44 км). Показано, что глубина до Мохо более неоднородна в пределах кратонов, чем считалось ранее. Найдено, что диапазон изменений Мохо весьма широк - от 28 до 52 км. Полученные результаты существенно отличаются от ранее сделанных другими авторами выводов о том, что граница Мохо для архейских кратонов относительно плоская. Результаты работы также показывают отличие коры раннего и среднего архея от более поздней по мощности: участки недеформированной ранне- и среднеархейской коры имеют неглубокое Мохо (28-38 км), в то время как позднеархейская или же деформированная кора имеет глубины Мохо до 52 км.

Рассмотрены геохимические особенности базитового магматизма, проявившегося в процессе развития сложного покровно-складчатого сооружения Западного Сангилена, образовавшегося в ходе кембро-ордовикского коллизионного тектогенеза. В этом регионе проявлены ультрабазит-базитовые и базитовые ассоциации различного типа: расслоенные низкотитанистые низкощелочные ультрабазит-базитовые интрузии; высокотитанистые, умеренно щелочные габброиды; габбро-монцодиоритовые массивы и щелочно-базальтоидные ассоциации. Изотопно-геохронологические данные позволили отнести становление этих комплексов к широкому временному ряду - от 570 до 440 млн лет. В это время на территории Западного Сангилена происходила смена геодинамических обстановок с островодужных через коллизионную к внутриконтинентальному рифтогенному. Если для ранних и поздних этапов развития Западного Сангилена вещественные характеристики базитов типичны для своих геодинамических обстановок, то какими будут свойства базитов, которые синхронны с коллизией, представляется наиболее интересным. В результате установлено, что химический состав коллизионных базитов Западного Сангилена изменялся со временем с обогащением щелочами, титаном и несовместимыми элементами, что свидетельствует о смене типа мантийного источника - с надсубдукционного в кембрии на более глубинный и обогащенный в ордовике.

Реки Чулым и Каргат текут через цепи блюдцеобразных понижений, в настоящее время представляющих собой заболоченные займища или проточные озера. В прошлом они все были озерами, кратковременно существовавшими в разные отрезки голоцена. Эти понижения аккумулировали значительную часть стока рек Чулым и Каргат и тем самым влияли на водный баланс оз. Чаны. Наши исследования расшифровывают историю этих понижений. Предложена модель заполнения их осадками. Вскрытые скважинами и шурфами озерные отложения датированы радиоуглеродным методом в 6.3-2.0 кал. тыс. л. н. Полученные данные объясняют длительное существование оз. Чаны как мелководного бассейна и повышение его уровня около 2 тыс. л. н.

Во многих пресноводных водоемах мира, служащих, как правило, источниками питьевой воды, в настоящее время наблюдаются процессы эвтрофикации. Все больше исследований показывают потепление климата как основной природный фактор, способствующий развитию эвтрофикации. В последние годы в береговой зоне оз. Байкал, в котором сосредоточено около 20 % мировых запасов пресной воды, также обнаружены признаки эвтрофикации. В связи с этим впервые проведен комплексный анализ многолетних изменений климатических характеристик, способных провоцировать негативные изменения в береговой зоне озера. Установлено, что наибольшие аномалии климатических переменных пришлись на XXI столетие, а годы последнего десятилетия отличались наиболее благоприятными условиями для появления в озере негативных процессов (вспышек массового развития водорослей и водной растительности, гниение их остатков на дне и берегах, изменение в структуре и зональности биоценозов и т.д.). Повышенная температура воздуха и прибрежных вод озера, пониженное количество осадков, уменьшение притока речных вод в Байкал и понижение уровня воды озера, маловодный период, ослабление ветровых потоков, водообменных процессов и, следовательно, самоочищения - основные природные условия, способствующие негативным экологическим проявлениям. В период продолжающегося глобального потепления влияние климата на процессы в береговой зоне озера требует особого внимания и долгосрочного мониторинга для выявления современных и ожидаемых изменений экологического состояния оз. Байкал, а также для более обоснованной их интерпретации.

На двух площадях Минусинского газоконденсатного месторождения (Хакассия) в 2014 и 2015 гг., с использованием разработанного в СФУ двухканального геофизического прибора ВПЕМПЗ-М1 (Шум-6), были поставлены первые опытные работы по измерению функции взаимной корреляции (ФВК) сейсмических и электрических шумов Земли, снимаемых одновременно с электрического диполя и сейсмоприемника в диапазоне частот 0.1-20.0 Гц. Продуктивная залежь на глубинах 1800-2000 м была в обоих случаях отмечена максимумом ВКФ, в 5-7 раз превышающим нормальный фон, что указывает на проявление сейсмоэлектрического эффекта в пассивных полях.

Представлен анализ развития современной сейсмической обстановки на территории Кузнецкого угольного бассейна, которая характеризуется ростом различных форм техногенно-наведенной сейсмичности, появляющейся под воздействием длительных и интенсивных горно-взрывных работ. По мере развития техногенеза заметный рост техногенной сейсмичности в Кузбассе начался примерно в 70-80-е годы прошлого столетия, когда их количество стало превышать число природных землетрясений. Среди различных форм наведенной сейсмичности особое внимание в работе уделено сильным тектоническим землетрясениям техногенного происхождения, характеризующимся величиной региональной магнитуды M_b ≥ 3 и, соответственно, выделением сейсмической энергии свыше 10⁹ Дж, т. е. энергетического класса K > 9, которые будучи мелкофокусными сопровождаются зачастую разрушениями подземных выработок, обрушениями бортов карьеров и разрезов, повреждениями наземных сооружений и оборудования и другими негативными последствиями. Подобные землетрясения определены в данной работе как техногенно-тектонические, подчеркивая тем самым двойственную природу их происхождения - наличие техногенных воздействий и последующая релаксация образовавшихся очагов тектонических напряжений. Отмечено также, что недра Кузбасса изначально характеризовались собственной природной сейсмичностью и развитой системой тектонических разломов. В результате сочетания природной сейсмотектонической активности, постоянно возрастающих объемов горных работ и потребления взрывчатых веществ (ВВ) наблюдается увеличение потоков техногенных сейсмических событий и рост их интенсивности. Ярким примером такого события явилось Бачатское землетрясение 18 июня 2013 г. с региональной магнитудой M_b = 5.8 и интенсивностью сейсмических колебаний 7 баллов в эпицентральной зоне, ставшее крупнейшим в мире техногенным землетрясением при добыче твердых полезных ископаемых. В работе изложены возможные причины образования этого катастрофического землетрясения. Обсуждаются также условия образования очагов подобных техногенно-тектонических землетрясений, возникающих в результате изменений геодинамического и гидрогеологического режимов в земной коре под воздействием внешней техногенной нагрузки. Эти вынужденные изменения природных процессов сопровождаются соответствующей перестройкой напряженно-деформированного состояния, в результате которой на неоднородностях и в разломных зонах возникают очаги концентрации тектонических напряжений, становясь источниками техногенно-наведенной сейсмичности. В работе обсуждается современный период возникновения и роста подобной техногенной сейсмичности на территории Кузбасса, который развивается в условиях увеличения масштабов добычи каменного угля и горно-взрывных работ. Так, потребление ВВ на предприятиях Кузбасса за последние 20 лет возросло от 100-200 до 500-600 тыс. т/год, и, соответственно, выросли объемы разрушенной и перемещаемой горной породы от нескольких млн т/год до млрд т/год, что нарушало динамическое равновесие в недрах земной коры и изменяло существующее поле тектонических напряжений. Более того, непрерывный рост потребления ВВ также дополнительно увеличивал техногенное воздействие на структуры земной коры. По расположению эпицентров крупномасштабных массовых взрывов, создающих сейсмические события с региональными магнитудами в диапазоне M_b = 3.0-4.5, на территории Кузбасса выделены регионы с наибольшей величиной техногенной нагрузки. Проведено разделение сейсмических событий указанного диапазона магнитуд на дневные и ночные по данным сейсмологического каталога ISC. Ночные события на основании запрета проведения взрывных работ в ночное время отнесены к категории техногенно-тектонических землетрясений (критерий «ночные события»). Была определена также величина максимальной магнитуды сейсмического события, создаваемого взрывными работами в условиях Кузбасса, которая составила величину M_b ≤ 4.4. На основании критерия «ночные события» установлено ежегодное число техногенно-тектонических землетрясений в диапазонах магнитуд 3.0 ≤ M_b ≤ 3.4; 3.5 ≤ M_b ≤ 3.9; 4.0 ≤ M_b ≤ 4.4 и M_b ≥ 4.5. По расположению эпицентров техногенно-тектонических землетрясений выделены регионы их возникновения.