Главная – Журналы – Геология и геофизика 2020 номер 9

Исследованы составы гомогенизированных включений расплава и вмещающих вкрапленников оливина из архейских коматиитов пояса Барбертон, провинции Велтефреден, Южная Африка (возраст 3.3 млрд лет); пояса Абитиби, Канада (2.72 млрд лет) и пояса Белингве, Зимбабве (2.69 млрд лет). Показано, что кристаллизация вкрапленников оливина в коматиитовых расплавах сопровождается контаминацией коровым материалом, обогащенным Rb, Cl и H₂O. Неконтаминированные коматиитовые расплавы имеют мантийные значения отношения Rb/Nb, однако значительно обогащены Cl и H₂O относительно элементов с близкими коэффициентами распределения с расплавом: K и Ce соответственно. На этом основании сделан вывод о значительном обогащении хлором и водой мантийных источников коматиитов начиная со времени, по крайней мере, 3.3 млрд л. н. Предположено, что избыточные концентрации Cl и H₂O в коматиитах являются результатом поступления этих компонентов в горячие, частично расплавленные мантийные струи при их прохождении через переходную зону мантии. Наиболее вероятным источником обогащения Cl и H₂O глубинной мантии Земли является океаническая литосфера, измененная в результате взаимодействия с морской водой. Сделан вывод, что эта измененная океаническая литосфера начала поступать в глубокую мантию, вероятно, в результате субдукции, в первый миллиард лет существования планеты Земля. Деламинация архейской коры не способна объяснить поступление хлора и воды в глубинную мантию.

Проведено геологическое, геохронологическое, геохимическое и изотопно-геохимическое изучение магматических пород Усть-Игнокского габбро-диоритового массива Урикско-Ийского грабена Сибирского кратона, а также обобщение оригинальных и опубликованных данных по раннепротерозойским магматическим породам основного состава в Южно-Сибирском постколлизионном магматическом поясе. Установлено, что Усть-Игнокский массив сложен породами, составляющими непрерывный ряд от биотитовых габбро через габбро-диориты и диориты до кварцевых диоритов. Датирование U-Pb методом по циркону кварцевого диорита Усть-Игнокского массива показало, что они имеют возраст 1836 ± 10 млн лет и могли быть сформированы на завершающей стадии становления Южно-Сибирского постколлизионного магматического пояса. Породы Усть-Игнокского массива по своему химическому составу соответствуют породам нормальной и умеренной щелочности. Все магматические породы от габбро до кварцевых диоритов характеризуются хорошо выраженными отрицательными аномалиями по Nb-Ta и Ti на мультиэлементных спектрах, при этом значения _Nd( T ) изменяются в них от +0.3 до -0.9. Индикаторные геохимические отношения в габброидах указывают на незначительную контаминацию их источника материалом континентальной коры и свидетельствуют в пользу их формирования в результате плавления обогащенного литосферного мантийного источника. Габбро-диориты - кварцевые диориты Усть-Игнокского массива, наиболее вероятно, были образованы в результате фракционной кристаллизации габброидов. Анализ геохимических и изотопно-геохимических характеристик магматических пород основного состава Южно-Сибирского постколлизионного магматического пояса показал, что большинство из них было образовано за счет плавления субконтинентальной литосферной мантии с надсубдукционными геохимическими характеристиками, которая могла быть сформирована в ходе субдукционных процессов, предшествовавших становлению структуры Сибирского кратона.

Физико-химическое моделирование поведения золота в продуктах переработки руд колчеданно-полиметаллических месторождений Салаирского кряжа (Ново-Урское и Белоключевское месторождения, Кемеровская область) позволило количественно охарактеризовать процесс его осаждения в различных горизонтах существующих отвалов. В верхней части разреза, богатой сульфидами, происходит их интенсивное окисление и растворение структурного и поверхностно-связанного золота. Здесь же за счет электрохимических процессов идет его переотложение (восстановительный сорбционный барьер) на поверхности пирита, сопровождаемое образованием сульфатов тяжелых металлов и барита. Под ним находится рыхлый горизонт выщелачивания с повышенной влажностью, где золото в поровых растворах находится в виде тиосульфатных, гидросульфидных и гидроксокомплексов, здесь его содержание достигает 68 мг/л. Наконец, в средней части разреза, сложенного плотными железокремнистыми песчаниками, за счет образования тиосульфатных комплексов формируются высокопробные золотины (вплоть до 973 ‰), содержания Au опять падают до 10^-6 мг/л (литологический восстановительный барьер). В нижней части разреза (почвенный слой) видимого золота не обнаружено, но повышенные его содержания до 0.42-0.35 г/л связаны с образованием органических высокомолекулярных соединений типа гумусовых кислот. Впервые детально изучены морфология и состав самородного золота, выделенного из различных горизонтов разреза «лежалых» продуктов переработки колчеданно-полиметаллических руд. Показано, что морфология золотин несет на себе следы гипергенных преобразований: на поверхности зерен присутствуют нано- и микрочастицы Au в виде губчатых наростов, расположенных на поверхности зерен барита или собственно самородного золота, часто в пленках гидроксидов Fe, Mn, Al.

На примере Паужетского геотермального месторождения (Южная Камчатка) проведены комплексные геолого-геофизические исследования с целью получения новых данных о строении и физической природе зон разгрузки парогидротерм. В температурном, геоэлектрическом, магнитном и гравиметрическом полях выделена изометричная концентрически-зональная структура, которая пространственно коррелирует с приподнятым тектоническим блоком, установленным ранее в районе Верхне-Паужетского термального поля. В центральной области этой структуры расположен блок уплотненных пород, предположительно кварц-адуляровых метасоматитов, образованных на доголоценовом этапе развития Паужетской гидротермальной системы. Породы образуют физическую неоднородность в структуре водоносного горизонта, играющую большую роль в распределении потоков восходящих термальных, смешанных и метеорных вод под Верхне-Паужетским термальным полем. Центральная область изометричной структуры оконтурена зоной, состоящей из локальных аномалий положительных значений магнитного поля. Широкое развитие в недрах Паужетской гидротермальной системы субинтрузивных тел (силлов, даек, корней экструзий) от среднего до риолитового состава позволяет предполагать магматическую природу выделенных аномалий. Периферические области коррелируют с крупными зонами разгрузки высокотемпературных гидротерм. Таким образом, показано, что строение зон циркуляции различных типов вод в районе Верхне-Паужетского термального поля определяется концентрически-зональной структурой приподнятого тектонического блока и распределением физических неоднородностей как первичных (магматического или вулканогенно-осадочного происхождения), так и образованных вследствие гидротермально-метасоматического изменения исходных пород.

Отражены результаты газогеохимической съемки в поверхностном водном слое и толще морских вод, а также в донных осадках Татарского пролива (север Японского моря) в 2012, 2014, 2015, 2017 и 2018 гг. Выявлены основные особенности распределения потоков метана на границе вода-атмосфера и обсуждена их связь с геологическим строением Татарского пролива. Установлено, что на большей части акватории Татарского пролива происходит эмиссия метана. Самые интенсивные потоки метана на границе вода-атмосфера до 482 моль/(км²×сут.) наблюдаются на газоносном юго-западном шельфе и газогидратоносном склоне о. Сахалин. Повышенные концентрации метана в воде, а также метана, водорода и гелия в донных отложениях на юго-западном шельфе и склоне о. Сахалин, вероятно, связаны с сейсмотектонической активностью района, газогидратами, наличием очагов концентрирования, каналов миграции этих газов и глубинным строением района. Применение модели расчета полей течений и переноса примесей для исследованной акватории показало, что формирование повышенной эмиссии метана с поверхности моря находится на участках, где может происходить вертикальная миграция из литосферных источников. Роль гидродинамики в формировании зон повышенной эмиссии метана с поверхности акватории находится в подчиненном значении к геологическим факторам. По данным о потоке метана на границе вода-атмосфера для неглубокого моря детально охарактеризованы основные участки разгрузки газов в южной части Татарского пролива.

Представлены данные о содержании н -алканов и полициклических ароматических углеводородов в воде и донных осадках, численности и составе культивируемого микробного сообщества в районе нефтепроявления у м. Горевой Утес, установленные в 2016 г. С момента открытия в 2005 г. в динамике развития нефтепроявления отмечены следующие особенности: снижение суммарного содержания нормальных углеводородов и полициклических ароматических углеводородов в нефтяных сликах и донных осадках; частичная деградация нефти, поступающей на водную поверхность; рост и последующее уменьшение численности микроорганизмов в воде и донных отложениях при сохранении структуры культивируемого микробного сообщества. За период с 2006 по 2016 г. отмечен низкий уровень суммарного содержания и узкий диапазон обнаруженных концентраций н -алканов и полициклических ароматических углеводородов в водной толще, свидетельствующих о сохранении чистоты вод озера в районе нефтепроявления.

Газовое месторождение Аньюэ расположено в средней части Сычуаньского бассейна в Юго-Западном Китае. Оно находится в древнейших морских карбонатных толщах и характеризуется самой высокой степенью термального развития и крупнейшими запасами газа в Китае. Значительный прорыв был сделан при рискованном прохождении поисково-разведочной скважины Гаоши-1 в 2011 г. В 2015 г. доказанные геологические запасы природного газа составили 657.4 млрд м³, а общие балансовые запасы, включающие доказанные, контролируемые и прогнозные запасы, превысили 1.5 трлн м³. На газовом месторождении Аньюэ разрабатываются три комплекса газоносных отложений (сверху вниз по разрезу): коллектор в кембрийской свите Лунванмяо (Ꞓ1l) определен как пластово-литологическая залежь; коллектор в четвертой пачке свиты Дэнин (Z₂dn⁴) определен как пластово-стратиграфическая залежь; коллектор во второй пачке свиты Дэнин (Z₂dn²) определен как пластовая залежь. Сравнительный анализ источников газа показал, что газоматеринскими породами кембрийских залежей являются в основном глинистые сланцы нижнекембрийских свит Майдипин и Цюнчжусы, а газоматеринскими породами свиты Дэнин являются глинистые сланцы свиты Цюнчжусы и аргиллиты третьей пачки свиты Дэнин (Z₂dn³). Все газовые залежи могут быть охарактеризованы как залежи сухого газа со средним или низким содержанием сульфатов и средним содержанием CO₂. Газовые залежи в Ꞓ1l характеризуются большой глубиной залегания, высокой температурой и высоким давлением, в то время как газовые залежи в Z₂dn² и Z₂dn⁴ характеризуются сверхглубоким залеганием, высокими температурами и нормальным давлением. Накопление газовых залежей контролируется в основном двумя факторами. Распределение центров генерации углеводородов контролируется позднесинийским-раннекембрийским внутрикратонным рифтом, который действует как эффективный флюидоупор для газовых залежей свиты Дэнин по восстанию пласта. Позднесинийское-раннекембрийское палеоподнятие Гаошити-Моси прошло через длительное унаследованное развитие, которое контролировало генерацию и распределение трех типов крупномасштабных высококачественных залежей в Z₂dn⁴, Z₂dn² и свите Лунванмяо, а также образование трех видов высококачественных комплексов залежь-покрышка. Унаследованная гигантская структурная ловушка, характеризующаяся длительным стабильным развитием, всегда является благоприятной зоной для накопления углеводородов.

Представлены результаты магнитостратиграфических исследований, полученные при изучении верхнего мела и пограничных слоев палеогена на юге Западной Сибири в трех ее районах: Омской впадине (3 скважины), Бакчарском железорудном бассейне (2 скважины), южной части Кулундинской впадины (2 скважины). Эти данные ориентированы на разработку регионального магнитостратиграфического разреза верхнего мела и пограничных слоев палеогена юга Западной Сибири. Согласно результатам биостратиграфических исследований, изученные отложения образовались во временном интервале альб-бартон. По комплексным (палеомагнитным и биостратиграфическим) данным для семи скважин построены магнитостратиграфические разрезы, на основе которых разработан региональный магнитостратиграфический разрез верхнемеловых и пограничных палеогеновых отложений юга Западной Сибири. В этом разрезе зафиксированы четыре верхнемеловые магнитозоны: две нормальной N K_1-2 (al-st) и N K₂mt и две обратной R K₂km и R K₂mt полярности, идентифицируемые с аналогами известных магнитных хронов C34, C33r, C31r, C30n, и четыре палеогеновые магнитозоны обратной полярности - R ₁E₁zl, R ₂E₁t, R ₁E₂t-i(?), R ₁E₂l-b (первые две - предполагаемые аналоги магнитных хронов C26r, C25r). В некоторых магнитозонах нормальной и обратной полярности верхнего мела выделены маломощные интервалы (микрозоны) противоположной намагниченности. Созданный региональный магнитостратиграфический разрез верхнего мела и пограничных слоев палеогена юга Западной Сибири позволил выявить стратиграфические перерывы в осадочной толще, оценить их объем, кроме того, этот разрез может быть использован для оценки скорости осадконакопления и ввиду планетарности инверсий - для местной, региональной, межрегиональной и глобальной корреляции отложений и геологических событий.

Рассмотрены результаты магнитотеллурических и магнитовариационных зондирований в интервале периодов 10 < T < 20 000 с на территории Северного Вьетнама. Показана относительно простая структура магнитовариационных откликов, которая в основном отражает квазидвумерную электропроводящую структуру земной коры. Импедансные отклики формируются как суперпозиция откликов, сложных локальных приповерхностных и квазидвумерных региональных глубинных структур. На основании разделения локальных и региональных эффектов построена глубинная геоэлектрическая модель тектоносферы региона, главными элементами которой являются субвертикальные сквозьлитосферные электропроводящие разломы и высокоомные нарушения проводящей астеносферы. Эти элементы, обеспечивая перетекание теллурических токов, индуцированных в глубинных электропроводящих системах, в осадочный чехол, формируют зоны аномальных кривых кажущегося сопротивления с монотонным ростом по мере увеличения периодов вплоть до 20 000 с. Совокупность таких элементов геоэлектрической модели названа нами «сверхглубинная флюидно-разломная система» (СГФРС). В результате моделирования на территории Северного Вьетнама выявлено положение трех ортогонально пересекающихся СГФРС северо-восточного и юго-восточного простирания. Показано, что проводящие (флюидонасыщенные) сквозьлитосферные разломы, выходящие в основание осадочной толщи, контролируют расположение залежей нефтегазовых и рудных месторождений. Предложен метод разделения локальных и региональных магнитотеллурических эффектов, позволивший надежно определить главные направления регионально двумерной структуры и конфигурацию кривых кажущегося сопротивления в главных направлениях.

Восточно-Европейская платформа (ВЕП) характеризуется относительно слабой сейсмичностью. Юг Республики Коми является наиболее сейсмически-активной территорией северо-востока ВЕП, здесь произошло одно из сильнейших землетрясений на Европейском Севере в XX в. - 7-балльное Сысольское землетрясение 1939 г. Множеством станций по всему миру 9 ноября 2002 г. было зафиксировано землетрясение в Прилузском районе республики. Однако оно не было тщательно изучено и не рассмотрено ни в одной статье. В данной работе проведен пересчет параметров землетрясения, обоснована его тектоническая природа, построен механизм очага и дана тектоническая позиция. В обработке задействованы 86 сейсмических фаз 58 станций с эпицентральными расстояниями от 5.9 до 57°, азимутальным окружением от 1.5 до 341.7°, максимальная азимутальная брешь - 70°. Получены следующие параметры гипоцентра: t ₀ = 06:47:17.9 ч:мин:с, 59.93° N, 49.76° E, R_minor = 7.7 к?, м, R_major = 10.7 к?, м, Az_major = 20°, h = 16 к?, м, M_S = 3.4. Землетрясение является верхнекоровым и приурочено к зоне сочленения восточного склона Сысольского свода с западной прибортовой частью Кировско-Кажимского авлакогена Волго-Уральской антеклизы Русской плиты. Механизм очага определен как сбрососдвиговый, что соответствует новейшему полю напряжений данной территории. Параметры осей (value, azimuth, plunge): T = 0.707, 90.0, 0; N = 0, 0, 39.792; P = -0.707, 180.0, 50.208. Параметры плоскостей (strike, dip, slip): для 1-й плоскости 327, 57°, -140°; для 2-й плоскости 213, 57, -40°. Регистрация сейсмических событий на северо-востоке Русской плиты свидетельствует, что платформенная территория не является сейсмически-пассивной. Проведенные исследования позволяют увязать характер современных сейсмотектонических процессов с особенностями строения и состояния земной коры в пределах платформенной литосферы.