Главная – Журналы – Геология и геофизика 2022 номер 10

Ксенолиты высокоглиноземистых пироксенитов в четвертичных базальтах влк. Сигурд Западного Шпицбергена представлены шпинелевыми и шпинель-гранатовыми клинопироксенитами, шпинель-гранатовыми вебстеритами и вебстеритами. Гранобластовая структура, содержащая реликты гипидиоморфно-зернистой магматической структуры, смена минеральных ассоциаций и наличие признаков частичного плавления отражают их многоэтапное формирование. Задача исследования состояла в определении последовательности и термодинамических условий смены минеральных ассоциаций, а также в установлении их возраста Re-Os, U-Pb, Sm-Nd и Rb-Sr изотопными методами. Установлено, что первичная ассоциация пироксенитов, включавшая высокоглиноземистые Opx, Cpx и Spl, была преобразована в результате нескольких этапов: (1) замещение Spl→Grt с образованием гранатсодержащих вебстеритов и клинопироксенитов, (2) развитие келифитовых Opx-Spl кайм вокруг зерен Grt, (3) образование Amph, (4) распад твердых растворов в Cpx и Opx, (5) частичное плавление. Сопоставление с опубликованными данными позволяет предполагать, что первичная ассоциация по соотношению Al₂O₃ и MgO близка к Opx + Cpx ± Spl кумулатам, образовавшимся в результате кристаллизации базальтовых расплавов при давлении 1.2 ГПа и степени кристаллизации ~ 15 %, но ниже 2.0 ГПа, когда из расплава кристаллизуются Grt и Cpx, т. е. в нижней коре. Параметры равновесия Grt-Opx ассоциации в пироксенитах равны 1060-1310 °C и 2.2-3.3 ГПа, и на Р-Т диаграмме их точки располагаются ниже кривой фазового перехода Spl→Grt в системе CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂, соответствуя модельной континентальной геотерме с плотностью поверхностного теплового потока 60 мВ/м² и несколько выше. Это свидетельствует о замещении Spl→Grt и образовании гранатсодержащих пироксенитов уже в условиях малоглубинной верхней мантии. Образование Opx-Spl келифитовых кайм вокруг зерен Grt указывает на последующее понижение Т и Р до значений выше кривой фазового перехода Grt→Spl. Оно подтверждается наличием в пироксенах структур распада твердых растворов, возникших при понижении температуры на 100-150 °C. Изотопный состав Re и Os в валовых пробах Spl-Grt вебстеритов, не испытавших частичного плавления, соответствует возрасту 457.0 ± 3.5 млн лет, отражающему время преобразования первичной Cpx-Opx-Spl ассоциации в гранатсодержащую. Близкое значение (488.6 ± 5.9 млн лет) получено U-Pb методом для циркона из Spl-Grt вебстерита также без признаков плавления. Типоморфными признаками автохтонных магматических цирконов обладают кристаллы из Spl-Grt клинопироксенита с явными признаками частичного плавления. Они образуют единый возрастной кластер 310.7 ± 3.3 млн лет, который отражает возраст кристаллизации расплава в пироксенитах. Итак, Spl пироксениты, вероятнее всего, являются Opx + Cpx ± Spl кумулатами - продуктами кристаллизации базальтовых расплавов в условиях нижней коры. Последующее замещение Spl→Grt и образование гранатсодержащих вебстеритов и клинопироксенитов, происходившее уже в условиях малоглубинной верхней мантии, может рассматриваться как показатель деламинации континентальной коры региона в мантию, а полученная Re-Os изохронным методом датировка в 457.0 ± 3.5 млн лет как наиболее вероятная оценка верхней возрастной границы деламинации коры в мантию. Последующий затем подъем литосферы Шпицбергена, проявившийся в образовании Opx-Spl келифитовых кайм вокруг граната, распаде твердых растворов в пироксенах и частичном плавлении, не был, по-видимому, значительно оторван по времени от этапа деламинации и продолжался до 300 млн лет и менее.

Изучение минералогии дисперсных пород имеет важное значение не только для понимания механизмов гипергенеза, но и для решения проблем экологии и природопользования, а также многих задач инженерной геологии, связанных с оценкой надежности пород как оснований зданий и сооружений. Именно состав минералов, их количество, характер взаимодействия между ними формируют инженерно-геологические свойства грунтовых массивов, обусловливает их возможность выдерживать значительные механические нагрузки. Кроме того, глинистые минералы твердой фазы контролируют процессы массопереноса, определяющие характер и степень загрязнения основных компонентов геологической среды - горных пород и подземных вод. Дисперсные породы широко распространены на планете Земля. Среди них выделяется особая группа - лёссовые породы, которая отличается рядом генетических, литологических, инженерно-геологических, стратиграфических и геоморфологических признаков. Обширные территории распространения лёссовых пород отмечаются на всех континентах. В России лёссовые породы покрывают значительные пространства не только юга страны, но и Западной Сибири, юга Восточной Сибири, Дальнего Востока, Забайкалья и других районов. Цель работы - по результатам выполненного авторами рентгеноструктурного анализа охарактеризовать минералогический состав лёссовых и лёссовидных пород европейской части юга России с учетом сведений, полученных ранее другими исследователями. Использованы методы: рентгеноструктурный анализ, химические методы, стандартные методики изучения физических свойств и гранулометрического состава дисперсных пород. В результате изучен минералогический состав лёссовых пород четвертичного возраста трех областей, занимающих водораздельные пространства юго-восточной части Русской равнины; проведен сравнительный анализ с ранее выполненными исследованиями; приведена обобщенная характеристика минералогии лёссовых толщ. Полученные результаты могут быть использованы при изучении геологических, инженерно-геологических и геоэкологических особенностей территорий, сложенных лёссовыми породами.

Приведены оригинальные данные по составу органического вещества и молекулярно-массовому распределению предельных углеводородов в термальных водах Анненского месторождения. Методом капиллярной газовой хромато-масс-спектрометрии получены хроматограммы общего ионного тока экстрактов термальных вод, по которым идентифицировано 98 органических соединений. Среди установленных компонентов присутствуют соединения биогенного, термогенного и техногенного генезиса. Доля техногенных компонентов не превышает в сумме 5 %. Рассчитаны геохимические индексы нечетности предельных углеводородов - CPI, ACL, OEP, TAR_HC. Показано, что органическое вещество, в частности предельные углеводороды, образуется в результате двух процессов: термогенные процессы, протекающие в системе вода-порода, и бактериальная деятельность. Впервые определены вариации состава органического вещества в анненских термальных водах, которые характеризуются незаметными флуктуациями в течение 30 мин и сильными колебаниями за 2 года и заключаются в увеличении доли термогенных алканов и снижении доли азотсодержащих компонентов.

Необходимость детальных био- и литостратиграфических исследований присаянской свиты продиктована отсутствием у нее стратотипического разреза. В связи с этим существуют различные представления о стратиграфическом объеме присаянской свиты. В результате проведенных исследований предложен лектостратотипический разрез, вскрывающий присаянскую свиту в полном объеме. На основе литологических критериев в составе свиты выделены: нижняя (усть-балейская), средняя (иданская) и верхняя (суховская) подсвиты. Проведена стратиграфическая корреляция присаянской свиты с одновозрастными отложениями Западно-Сибирской плиты. В Западной Сибири и Иркутском бассейне для ранней и средней юры установлены общие тенденции развития типичных представителей флоры Сибирской палеофлористической области. Наблюдаемые тенденции позволяют сопоставить слои с Coniopteris murrayana , Sphenobaiera czekanowskiana из нижней подсвиты с флористическим комплексом шараповского горизонта. Слои с Coniopteris snigirevskiae из средней подсвиты сопоставимы с комплексом надояхского горизонта. Верхняя подсвита, содержащая слои с Raphaelia diamensis , Phoenicopsis irkutensis , соответствует комплексу лайдинского горизонта Западной Сибири. Палинокомплекс (ПК) присаянский-1 из нижней и средней подсвит сопоставлен с палинозонами 5-7 Западной Сибири. ПК присаянский-2, установленный в верхней подсвите, соответствует палинозоне 8 Западной Сибири. На основании палеоботанических и палинологических данных стратиграфический объем присаянской свиты определяется в рамках нижней-средней юры (верхи верхнего плинсбаха-аален). В статье рассмотрена история формирования присаянской свиты, эволюция палеорельефа и растительного покрова.

Представлены результаты детальных магнитостратиграфических исследований трех опорных пермско-триасовых разрезов континентальных красноцветов центральной части Восточно-Европейской платформы - Жуков овраг, Слукино и Окский съезд, на основе которых уточнена магнитостратиграфическая схема пограничного пермско-триасового интервала Русской плиты. Показано, что в состав магнитозоны R₃P, вероятнее всего, входит не 4 субзоны, как это предполагалось ранее, а 5 субзон магнитной полярности; это дает достаточные основания для переименования ее в ортозону RnP. В верхнепермских частях разрезов Жуков овраг и Окский съезд обнаружены интервалы аномальных палеомагнитных направлений, аналогичные выделенному ранее в близких по возрасту породах разреза Недуброво Вологодской области. Мы предполагаем, что зона аномальных палеомагнитных направлений имеет региональное распространение и отвечает продолжительному (как минимум, первые тысячи лет) периоду стабильной конфигурации магнитного поля Земли вблизи границы палеозоя и мезозоя, в первом приближении соответствующей полю субэкваториального диполя. Получены три новых пермско-триасовых палеомагнитных полюса Восточно-Европейской платформы, вычисленные с учетом эффекта занижения наклонения: PLat = 54.8°, PLong = 173.6°, dp/dm = 2.6°/4.0° (Жуков овраг); PLat = 47.6°, PLong = 164.3°, dp/dm = 3.0°/4.8° (Слукино); PLat = 52.7°, PLong = 153.6°, dp/dm = 3.7°/5.4° (Окский съезд).

В основе многих атрибутов и инверсионных преобразований, решающих задачу извлечения информации об упругих характеристиках среды, лежит уравнение Цоеппритца или его аппроксимации, рассчитанные для границы двух полупространств. В реальной среде сейсмический сигнал находится в интерференции в результате отражения от кровли и подошвы отдельных маломощных слоев или их пачек, упругие свойства которых отличаются от граничащих с ними пород. В таких средах происходит расхождение экспериментальных зависимостей от теоретических для амплитуды коэффициента отражения, построенных для полупространств. В случае однородного маломощного слоя изменение амплитудно-частотной характеристики коэффициента отражения связано одновременно с коэффициентами отражения от кровли и подошвы слоя и с временем пробега волны в слое. Детальный анализ амплитуды коэффициента отражения от маломощного однородного слоя с использованием технологии спектральной декомпозиции позволяет выделить изменение только коэффициентов отражения вне зависимости от мощности. Предложенный метод прогноза упругих свойств маломощных слоев основан на аналитическом выводе коэффициента отражения от маломощного однородного слоя, согласно которому квадрат амплитуды коэффициента отражения параболически зависит от квадрата частоты. Коэффициент аппроксимации при нулевой степени аргумента характеризует преимущественно свойства среды, в отличие от коэффициентов при первой и второй степени, которые зависят как от свойств, так и от мощности слоя. Таким образом, целесообразно применять коэффициент аппроксимации при нулевой степени аргумента в качестве атрибута волнового поля для прогноза упругих свойств маломощных слоев в межскважинном пространстве. Ярким примером маломощных относительно однородных слоев являются тонкие русла. Определение свойств пород, заполняющих русловые объекты, способствует выявлению более песчанистых участков, которые перспективны для дальнейшей разработки месторождения.

Излагается методика создания плотностной объемной модели земной коры и верхней мантии для блока в южной части п-ова Камчатка. Модель создана по данным интерпретации аномалий Буге и глубинных зондирований методами сейсморазведки и электроразведки. Создание объемного изображения состоит из нескольких этапов. На первом этапе территория исследуется по сети пересекающихся профилей, на которых методом подбора моделируются глубинные плотностные разрезы. Априорными данными служат материалы геологических, геофизических, петрофизических исследований, а также результаты определения глубины до особых точек методом деконволюции Эйлера. На следующем этапе из моделей разрезов формируется 3D матрица плотности. Координаты в плоскости разрезов определяются в узлах квадратной сетки и преобразуются в плановые прямоугольные координаты СК-42. Создается файл базы данных плотности разрезов. Для участков с редкой сетью разрезов создается дополнительная база из грид-файлов погоризонтных карт плотностей. Обе базы объединяются. Рассчитывается 3D сеть элементарных кубических ячеек объемного (voxel) изображения плотности геосреды. Для всего исследованного блока земной коры построено изображение с размером ребра элементарного куба плотности 4 км. Далее проведена детализация модели последовательным уменьшением размера ребра элементарных кубов 2.0, 1.0 и 0.5 км. Результаты объемного моделирования представлены в виде блок-диаграмм и карт изолиний плотности в горизонтальных срезах на разной глубине. На блок-диаграммах изображены изоповерхности с плотностью, типичной для глубинных границ и структур. Изоповерхность 2.75 г/см³ отображает морфологию кровли кристаллического фундамента, изоповерхность 2.90 г/см³ дает представление о границе между нижней и верхней корой, а изоповерхности 3.20 и 3.33 г/см³ вероятную форму раздела кора-верхняя мантия. В модели с элементарной кубической ячейкой 1 км выделена зона пониженной плотности, которая прослеживается на всю мощность коры и объясняется деструкцией горных пород вдоль глубинного разлома. Зона охватывает питающие системы вулканов соп. Асача, Мутновская Сопка, соп. Горелая, Вилючинская Сопка. В модели с элементарной кубической ячейкой 0.50 км изоповерхностью 2.85 г/см³ оконтурена область повышенной плотности столбообразной формы. Предполагается, что повышенная плотность блока связана с интрузиями базитового состава. Объемные плотностные модели, построенные по моделям разрезов, дают дополнительную информацию для геодинамических реконструкций, позволяют приближенно определять форму скрытых геологических структур и их объемы, могут быть использованы в 3D моделировании для построения начальных моделей.