Главная – Журналы – Геология и геофизика 2018 номер Неопубликованное

В статье представлена методика количественной верификации трехмерных геоэлектрических моделей, построенных по данным электротомографии (ЭТ) в сложных геологических условиях. В качестве примера реальных данных рассмотрен набор измерений в зоне разломов юго-восточного ограничения Горловской впадины (Новосибирская область), где наблюдается повышение сейсмической активности за последние годы. Она, вероятно, вызвана разработкой крупных угледобывающих карьеров. Актуальность работы обусловлена интерпретационной неоднозначностью данных ЭТ в неоднородных геологических средах, появлением артефактов в инверсионных моделях, что впоследствии может приводить к ложной трактовке результатов. Предлагается перейти от традиционного визуального сравнения результатов инверсии полевых и синтетических данных к количественному анализу. Для этого разработано программное средство ERT_Comp, в котором вычисляется относительная разность между модельными и полевыми значениями кажущегося удельного сопротивления на конкретных разносах. Применение методики для полевых данных с трёх параллельных профилей позволило количественно обосновать выбор оптимальной 3D геоэлектрической модели, отражающей наличие субвертикальной разломной зоны. Предложенный подход не снимает неоднозначность полностью, но существенно повышает достоверность интерпретации. Перспективы работы связаны с использованием градиентных моделей и установлением стандартизированных пороговых значений относительных отклонений для выбора наилучшей интерпретационной модели.

Зона трансформного разлома Романш является одним из основных глубоководных проходов, по которым Антарктическая донная вода (важнейший компонент Атлантической меридиональной циркуляции) распространяется из западной в восточную часть Атлантического океана. Влияние интенсивного потока Антарктической донной воды и других процессов осадконакопления на формирование осадочного чехла в долине разлома Романш остается слабо изученным. Для исследования процессов осадочного заполнения долины разлома в данной работе был проанализирован большой набор данных сейсмоакустического профилирования с высоким разрешением. Полученные результаты были сопоставлены с результатами численного моделирования скоростей и направлений придонных течений. В статье представлена первая комплексная карта распределения акустических образов донных отложений вдоль всей трансформной долины. На основе данных о распределении акустических образов отложений сделаны выводы о закономерностях распространения основных генетических типов донных осадков. Представленные результаты позволяют рассматривать трансформную долину разлома Романш как перспективный объект для изучения истории водообмена между западной и восточной Атлантикой.

Рентабельность, эффективность и безопасность труда в угледобывающей промышленности зависят от горно-геологических условий. Довольно часто геологический прогноз не подтверждается, особенно при наличии мелкоамплитудных тектонических нарушений и локальных геологических неоднородностей, поэтому большое значение имеет развитие и применение геофизических методов, в том числе сейсморазведки в различных модификациях. В статье представлены результаты наземных сейсмических работ на Чульмаканском угольном месторождении Республики Саха (Якутия) для уточнения общего геологического строения участка исследований, выделения маломощных угольных пластов, изучения особенностей их строения, выявления тектонических нарушений. Показано, что в условиях изучения тонкоструктурных объектов метод отраженных волн в силу фундаментальных физических и технологических ограничений не может являться единственным источником достоверной информации. По данным совместной интерпретации отраженных и впервые преломленных волн с опорой на материалы скважин уверенно прослежены и уточнены параметры простирания маломощных угольных пластов, а также выявлен ряд тектонических нарушений, не обнаруживаемых с помощью бурения. Также показано, что целенаправленное развитие методологии, технических средств и технологий интерпретации преломленных волн является не просто академическим интересом, а насущной производственной необходимостью.

Получены экспериментальные данные по температурной и барической зависимостям вязкости модельных ультраосновных и базальтовых расплавов при мантийных термодинамических параметрах. А на основе систематических экспериментально – теоретических исследований установлены обобщенные закономерности температурной, и барической зависимостей вязкости деполимеризованных магматических расплавов (базальтовые, ультраосновные, кимберлитовые) в условиях верхней мантии. Установлена аномальная и экстремальная зависимость вязкости базальтовых расплавов от давления — с ростом давления вязкость таких расплавов уменьшается, проходит через минимум и далее растет. Тогда как для деполимеризованных ультраосновных расплавов зависимость их вязкости от давления соответствует теоретической зависимости, т.е. с ростом давления вязкость таких расплавов экспоненциально растёт. Разработана структурно-химическая модель достоверных прогнозов и расчетов вязкости магматических расплавов в полном диапазоне их основности от кислых до ультраосновных при Т,Р- параметрах земной коры и верхней мантии с погрешностью, соизмеримой с экспериментальной. С использованием компьютерной   версии этой модели установлены характерные особенности   изменения вязкости ультраосновных и базальтовых расплавов при их подъёме из мантии в земную кору.

Предложен подход к оценке распределения общераспространенных полезных ископаемых в верхней части геологического разреза на основе переобработки и интерпретации архивных данных 3D-сейсморазведки. Подход включает восстановление скоростных моделей продольных и поперечных волн с использованием модифицированных методов преломлённых и поверхностных волн, автоматизированное извлечение дисперсионных кривых с применением нейросетевого алгоритма, а также расчёт и интеграцию набора сейсмических и морфометрических атрибутов. На основе совокупности признаков выполняется кластеризация, позволяющая выделять фации, ассоциированные с отложениями различного генезиса. Подход апробирован на территории Харампурского лицензионного участка, расположенного в арктической зоне Западной Сибири и характеризующегося распространением многолетнемерзлых пород. На примере этого участка (площадью ~60 км²) показано, что предложенный подход обеспечивает построение детализированных прогнозных карт, согласующихся с данными бурения и действующими карьерами. Кластеризация по совокупности сейсмических и ландшафтных признаков позволила выделить фации и сформировать физико-геологические модели песков и торфа с промышленно значимыми мощностями. Такой подход обеспечивает получение детализированных прогнозных карт без дополнительных полевых работ с разрешением, сопоставимым с инженерным бурением.

В работе приводятся результаты исследований циркона из кимберлитовых и карбонатитовых тел, древних и современных россыпей алмазов Лено-Анабарской субпровинции Сибирской алмазоносной провинции: U-Pb датирование и определение содержаний редких и редкоземельных элементов на вторично-ионном масс-спектрометре SHRIMP-IIе. Исследования охватывали разновозрастные коренные тела кимберлитов и позднеюрские карбонатитовые брекчии, россыпи алмазов Анабарского, Куонамского, Приленского районов и россыпные проявления Приморского, Нижне и Средне- Оленекского, Муно-Тюнгского и Далдыно-Алакитского алмазоносных районов. В шлиховой ассоциации с алмазами получены юрские, триасовые, пермские, позднедевонско-раннекаменноугольные и силурийско-раннедевонские возрасты кимберлитовых зерен циркона, что хорошо корреспондируется с возрастом известных коренных источников. Получены новые данные о более широком возрастном диапазоне триасового продуктивного вулканизма. Анализ россыпей алмазов показал, что они на 79% были сформированы за счет триасовых коренных источников.

В результате обработки данных для более чем 3000 ксенокристов клинопироксена из разновозрастных кимберлитов Сибирской платформы получена обобщающая схема эволюции мощности литосферной мантии в пределах Якутской алмазоносной провинции. Были получены новые данные по плотности теплового потока (ПТП) и мощности термической литосферы (МТЛ) по семи объектам на Сибирской платформе, среди которых палеозойские и мезозойские кимберлиты различных районов и степени алмазоносности, а также позднетриасовые осадочные породы северо-восточного обрамления платформы. Состав клинопироксенов в позднетриасовых осадочных породах СВ края платформы соответствует девон-карбоновому типу ЛМ Сибирской платформы. Новые данные по кимберлитам северо-востока платформы (трубки Ивушка и Заоблачная) дают результаты, противоречащие прежним представлениям. Трубка Ивушка (Толуопское поле) по данным клинопироксеновой геотермы по МТЛ ближе к юрским кимберлитам, но глубина опробования клинопироксен содержащих пород типична для девон-карбоновых. Геотерма трубки Заоблачная (Хорбусонское поле) соответствует девон-карбоновым и триасовым кимберлитам, что противоречит отсутствию в трубке Заоблачная алмазов и ее тектоническому положению. Значения ПТП и МТЛ отделяющие юрскую литосферу СВ части платформы от более древней составляют 36.9 мВт/м² и 230 км, соответственно. На основе МТЛ и глубины опробования ее разреза кимберлитовыми магмами различного возраста показано, что, более низкая алмазоносность триасовых кимберлитов может быть связана не с утонением литосферы, а с меньшей глубиной начала захвата мантийного вещества, обусловленного повышенной проницаемостью ЛМ в результате предшествующего воздействия пермо-триасового плюма.

Сибирского кратона, сформированных во внутриконтинентальной обстановке во временном интервале от 1.91 до 0.72 млрд лет. Установлены индикаторные геохимические параметры четырех возрастных групп долеритов, отражающие различие в характере мантийных источников и условиях генерации исходных расплавов. Неопротерозойские долериты нерсинского комплекса характеризуются минимальными величинами (Sm/Yb)_n и (Nb/Y)_pm и образовались при участии обогащенной субдукционно-модифицированной литосферной мантии (SZLM) и деплетированного (астеносферного) источника. Максимальным накоплением некогерентных редких элементов и высокими (Sm/Yb)_n и (Nb/Y)_pm выделяются долериты с возрастом 1.35 млрд лет, формирование которых связано с обогащенным плюмовым мантийным источником. Мезопротерозойские (~1.6 млрд лет) долериты Присаянского прогиба характеризуются повышенным содержанием TiO₂ и высокозарядных (Nb, Ta) элементов в сравнении с долеритами нерсинского комплекса. Для них преобладающим является обогащенный плюмовый источник с высокими (Nb/Y)_pm и TiO₂/Yb при ограниченном участии SZLM. Палеопротерозойские (1.91 млрд лет) долериты при сходстве по величине (Sm/Yb)_n с неопротерозойскими отличаются наиболее низкими (Nb/Y)_pm и (Nb/La)_pm, что свидетельствует о более деплетированном характере их мантийного источника. Предложенные диаграммы (Sm/Yb)_n – (Nb/Y)_pm и (Nb/La)_pm – (Nb/Y)_pm позволяют систематизировать долериты из дайковых ареалов южного фланга Сибирского кратона на основании сходства по составу с долеритами четырех этапов протерозойского базитов

На территории Оймяконского нагорья, в бассейне верховьев р. Индигирки, по космическим снимкам обнаружено несколько термоцирков. Два из них изучались в долине р. Сунтар. Термоцирки образовались в 2014-2016 гг. после выпадения повышенного количества атмосферных осадков и со скоростью 5-35 м/год увеличивались в размерах до 2023-2024 гг. В настоящее время их длина составляет 130-220 м. Термоцирки образовались на склоне конечно-моренной возвышенности на абсолютной высоте около 900 м. Моренные отложения, вскрытые в задней стенке более крупного термоцирка, представлены обломочным материалом от дресвы до крупных валунов и глыб с песчано-суглинистым заполнителем. По криогенному строению в верхних 5 м разреза выделены две криофации: нижняя представляет собой изначально-мерзлую морену с первичным криогенным строением, а верхняя – таберированные отложения нижней криофации, вторично промерзшие. От контакта между криофациями в нижнюю из них пробивают эпигенетические ледяные жилы шириной до 2,5-3 м, образующие полигоны с поперечником около 30 м. Предполагается, что конечная морена образовалась в течение первого криохрона позднего неоплейстоцена и стратиграфически связана с юглерским горизонтом (III₂), а частичное протаивание произошло в первой половине голоцена.

Исследован углеводородный состав экстракта пород юрского возраста из Улуг-Хемского (Республика Тыва, Россия) и Ангренского (Узбекистан) угольных месторождений. Породы содержат многочисленные фитолеймы листьев лептостробовых. Из Ангрена исследованы образцы с монодоминантным захоронением листьев Phoenicopsis taschkessiensis и Czekanowskia eugeniae (Leptostrobales). Был изучен углеводородный состав битумоидов, выделенных из пород. Во всех образцах наблюдаются высокие концентрации н‑алканов состава С₃₃ и С₃₅. Битумоид содержит большие концентрации производных абиетиновой кислоты – дегидроабиетанов, симмонелита, ретена, а также норизопимарана, что указывает на биохимическую связь лептостробовых с хвойными. В более зрелом образце из Тывы, содержащем обильные остатки Czekanowskia tuvensis, обнаружен ретен. Экстракт образца из Тывы содержит ароматические секобикадинаны, которые являются основными компонентами ароматической фракции. Их связь с лептостробовыми исключена данными по Ангрену, а ботаническая принадлежность неочевидна. Обнаружение производных поликадиненовой смолы в среднеюрских породах из Тывы указывает на возможность её продуцирования некоторыми группами юрских растений.

Термодинамические расчеты проведены для моделирования процесса взаимодействия флюида (с различными концентрациями фтора) и минеральной ассоциации кальцит + монацит (в присутствии барита и целестина), с целью установить, как концентрации фтора во флюиде изменяют исходную минеральную ассоциацию и формы концентрирования РЗЭ при формировании карбонатитовых комплексов. Расчеты проведены при температурах 500, 400, 300, 200 и 100°С и давлениях 2000, 1000, 500, 250 и 125 бар в интервале концентраций фтора в системе 10^-4 – 1 моль/кг H₂O. Установлено, что при воздействии на ассоциацию монацит+кальцит кислого (pH=3) фторидно-карбонатно-хлоридного раствора с ростом концентрации фтора образуются РЗЭ-содержащие фторапатит, флюорит, фторокарбонаты – бастнезит и паризит. Появление фторокарбонатов в равновесной ассоциации с понижением температуры начинается со все меньших концентраций фтора в исходном растворе. Для образования паризита согласно обобщенной формуле CaLn₂(CO₃)₃F₂ требуется в 2 раза больше фтора, чем для бастнезита LnCO₃F, и в кислых условиях он появляется только при 200 и 100°C в интервале 0.01 – 0.1 m HF (m означает моль/кг H₂O). При самой высокой рассмотренной концентрации 1 m HF вместе с паризитом из равновесной ассоциации исчезает и РЗЭ-фторапатит, благодаря максимально возможному количеству здесь третьему потребителю кальция – РЗЭ-содержащему флюориту. Понижение температуры повышает устойчивость РЗЭ-флюорита снижая требуемую для его образования концентрацию фтора во флюиде. С повышением рН рудообразующей среды образование паризита при 200°C наблюдается уже при низких концентрациях HF (0.0001 m) замещая бастнезит в этих условиях. Подщелачивание также сопровождается повышением устойчивости РЗЭ-флюорита и появлением стронций содержащего кальцита и гидроксилапатита в бедных фтором флюидах. В кислом фторидно-карбонатно-хлоридном растворе после его взаимодействия с ассоциацией монацит+кальцит суммарная концентрация лантаноидов (Ln _tot) понижается с падением температуры. Начиная с 400°C кривая Ln_tot имеет сложный характер зависимости от исходной концентрации HF и при ее максимуме достигает минимальных значений. Основной вклад в Ln _tot дают хлоро- (при низких m HF) и фторокомплексы (начиная с 0.01 m HF при понижении температуры) легких РЗЭ. Вклад тяжелых РЗЭ по сравнению с легкими примерно на три порядка величины ниже.