Главная – Журналы – Геология и геофизика 2023 номер 10

Палеопротерозойские мафические ассоциации Иркутного блока Шарыжалгайского выступа представлены габбро-долеритовыми дайками и небольшими интрузиями габброноритов и монцодиоритов, образованными в интервале 1.87-1.84 млрд лет субсинхронно с проявлением гранитоидного и базитового магматизма Южно-Сибирского пояса (ЮСП). Все палеопротерозойские мафические ассоциации Иркутного блока характеризуются наличием биотита и щелочного полевого шпата, обогащением K₂O, Ba, Th, легкими РЗЭ, демонстрируют сильно фракционированные мультиэлементные спектры с резкими минимумами по Nb и Ti и имеют крайне низкие ε_Nd( T ) от -5.1 до -10.1. Эти черты состава определяют сходство пород с базитовыми комплексами в центральной и восточной частях ЮСП (Байкальский выступ и западная часть Алданского щита). Геохимические и изотопные характеристики мафических пород не связаны с коровой контаминацией, а отражают состав субконтинентальной литосферной мантии (СКЛМ) обогащенной под действием кислых надсубдукционных и сходных с OIB мафических расплавов, образованных при низкой степени плавления. Наличие контрастных по составу палеопротерозойских габброноритов в Онотском блоке Шарыжалгайского выступа, обедненных K₂O, Ba, LILE, Th, легкими РЗЭ, показывающих слабое деплетирование Nb и более высокие ε_Nd( T ) от -0.3 до -1.4, свидетельствует не только об увеличении вклада деплетированного астеносферного источника в их генезис, но и о гетерогенности субконтинентальной литосферной мантии под южным флангом Сибирского кратона. Формирование обогащенных доменов СКЛМ на всем протяжении Южно-Сибирского пояса является главным образом результатом архейских субдукционных метасоматических процессов. Широкое распространение на различных раннедокембрийских кратонах палеопротерозойских базитовых комплексов с субдукционными геохимическими характеристиками и отрицательными ε_Nd( T ) обусловлено глобальным изменением состава и увеличением гетерогенности субконтинентальной литосферной мантии к концу архея.

Нами описываются характеристики силла Лотмвара-II, который является представителем Серпентинитового пояса (СП), состоящим из серии ультрабазитовых интрузивных тел, сформированных в близповерхностных условиях. Палеопротерозойские комплексы СП являются производными крупномасштабного мантийного плюма коматиитового расплава. Силл преимущественно слагается тонкозернистыми (до почти микрозернистых) гарцбургитами с подчиненными зонами дунитов и ортопироксенитов, локализованных в центральной и прикраевой частях соответственно. Он кристаллизовался из Al-недеплетированной коматиитовой магмы, обладающей чрезвычайно высокой магнезиальностью, и может представлять собой приповерхностный «гребень» лакколита. В целом силл сравнительно однороден и не обладает отчетливой зональностью в распределении значений Mg# в составах пород (Mg# 84.2-88.9, среднее 86.7). Вместе с тем детальные исследования показывают, что оливин, хромшпинелиды и ильменит наиболее магнезиальны в центральной части тела. Максимумы значений Mg# 90.7-91.4 в составах оливина в центре силла интерпретируются как «центры первоначальной кристаллизации». Низкие значения Mg# 73.4-76.4 отнесены к проявлениям второй генерации рекуррентного оливина. Значения Mg# ортопироксена в силле варьируют в ряду 84.6-92.3. Зерна порфировидного ортопироксена, окруженного каймами кальциевого амфибола автометасоматического генезиса, не отличаются по составу от обычных зерен. Содержания примеси Zn в хромшпинелидах в целом понижаются по направлению к краевым частям силла. Силл показывает незначительную степень магматической дифференциации по отношению к главным петрогенным компонентам, но несовместимые элементы, REE и HFSE, локально демонстрируют повышенные уровни их относительного обогащения, что отражается в характере описанных нами минеральных ассоциаций. Таким образом, силл имеет скрытозональную структуру, которая согласуется с его общей кристаллизацией от центра к краям. Наши данные свидетельствуют о присутствии и значительном развитии летучих компонентов, галогенов, CO₂ и в особенности магматогенной H₂O, которые были способны существенно понизить ликвидус, снизить плотность и вязкость высокомагнезиального расплава, усиливая тем самым его подвижность в продвижении от мантии до близповерхностного уровня коры. Прослеживается режим возрастания ƒ_O2 в ходе кристаллизации силла in situ в субвулканической обстановке, что отмечено ранее в родственных комплексах пояса. Сравнительно небольшой объем коматиитовой магмы силла кристаллизовался довольно быстро, что привело к появлению необычных минеральных срастаний. Таким образом, силл Лотмвара-II является новым членом в СП-поясе Тулппио (ПТ) в мегаструктуре СП-ПТ палеопротерозойского возраста на Фенноскандинавском щите.

Сохранность мягкотелых организмов в виде слепков широко распространена в эдиакарской ископаемой летописи и встречается чрезвычайно редко в кембрии. Одним из факторов, негативно влияющих на сохранность мягких тканей, является биотурбация - перемешивание осадка роющими организмами. Именно появление зарывающихся билатерий и связанное с этим развитие биотурбации осадка рассматриваются в качестве одной из главных причин, приведших к исчезновению эдиакарских мягкотелых организмов около 540 млн лет. В рамках настоящего исследования нами изучены ископаемые остатки, сохранившиеся в виде слепков и отпечатков в карбонатных отложениях фортунского яруса кембрия Оленекского поднятия (северо-восток Сибирской платформы) в ассоциации с типичными для этого стратиграфического уровня ископаемыми следами жизнедеятельности. Общая морфология и сохранность этих остатков схожа с эдиакарскими органами прикрепления и микробиально-индуцированными осадочными текстурами. Объемная сохранность изученных остатков обусловлена аутигенной кристаллизацией кальцита и его дальнейшей раннедиагенетической доломитизацией. Хотя верхние интервалы слоев и были умеренно- и интенсивно биотурбированы, нижние интервалы, к которым и приурочены остатки, практически не перемешивались роющими организмами. Наше исследование подтверждает критическую важность специфических условий для сохранности мягкотелых организмов в виде слепков, которые все реже и реже появлялись в кембрии по мере интенсификации и пространственного распространения биотурбации в морских бассейнах.

Дана литологическая характеристика среднедевонского вулканогенно-карбонатно-терригенного комплекса отложений Салаира и Кузнецкого прогиба, погружающегося на севере под мезозойско-кайнозойский чехол Западно-Сибирской геосинеклизы. Преобладают отложения глубокого бассейна, представленные тонко-, мелкозернистыми обломочными разновидностями (с доминированием вулканического материала) и тонко-, мелкообломочными биодетритовыми известняками со слоями оползневых брекчий, а также турбидитами и своеобразными «конгломератовидными известняками» (палеосейсмитами). Реконструированы седиментационные и геодинамические обстановки формирования среднедевонского комплекса. Установлен преобладающий андезитовый состав пирокластики и меньшее значение в осадках кислых и основных вулканических компонентов. В этом регионе определены признаки окраинно-континентальных обстановок Сибирского континента, склона и его основания. Палеогеодинамическая обстановка, согласно седиментационным и геохимическим данным, оставалась в целом одной и той же и соответствовала, по геохимическим данным, условиям островных дуг. Палеоклимат питающей провинции изменялся от семигумидного в позднем эмсе-раннем эйфеле (малосалаиркинское время) к аридному в среднем живете (керлегешское время). Отложения в глубоководном бассейне формировались в окислительной обстановке с хорошей аэрацией вод, исключая эвксинские обстановки в самой нижней части изученного разреза.

На основе климатических палеореконструкций, полученных по результатам изучения донных осадков четырех озер Горного Алтая (Телецкое, Кучерлинское, Нижнее Мультинское и Среднее Мультинское), впервые построена обобщенная палеохронология годовых температур для территории Российского Алтая на непрерывной временной шкале за последние два тысячелетия. Полученная интегрированная температурная реконструкция отображает все известные для данного временного интервала климатические события: теплый Романский период (∼ от 200 до 500 г. н. э.), холодный период Темного века (∼ от 500 до 750 г. н. э.), Средневековая теплая климатическая аномалия (∼ от 750 до 1300 г. н. э.) и последующий Малый ледниковый период (∼ от 1300 до 1850 г. н. э.). Сопоставление обобщенной климатической хронологии с результатами температурных палеореконструкций по другим климатическим индикаторам для Российского Алтая, а также прилегающих к нему территорий Западной Сибири, Тывы и Западной Монголии показало полную синхронность в выделении указанных климатических событий и их временных границ. Данный факт позволяет считать, что построенная обобщенная температурная реконструкция отображает единый ход климатического развития в пределах значительной части Центрально-Азиатского региона за последние 2000 лет. Сравнительный анализ обобщенной климатической реконструкции с имеющимися количественными реконструкциями для различных регионов Северного полушария, а также с усредненной температурной хронологией для Северного полушария в целом также демонстрирует высокое сходство в проявлении и синхронности основных климатических событий, что свидетельствует о том, что климат Центральной Азии на протяжении последних двух тысячелетий менялся в полном соответствии с общим глобальным климатическим сценарием.

Проведен анализ проявления магматизма в зоне перехода от континентальной окраины Камчатки к Курильской островной дуге и геофизических параметров погружающейся под них океанической плиты Северо-Западной Пацифики. Наличие прибрежного вулканического комплекса миоценового возраста в основании вулканического пояса Южной Камчатки способствует интенсивным коровым процессам, которые, вероятно, привели к формированию кальдерообразующих извержений в голоцене. Для Северных Курил характерно формирование ареального вулканизма, приуроченного к разрывным нарушениям земной коры. Аномальным является отсутствие вулканизма на о. Шумшу, расположенном непосредственно вблизи Камчатки. Отсутствие вулканизма на этом острове связывается с высокоскоростной аномалией, фиксируемой по данным сейсмотомографии. На основе представленных данных выдвигается предположение о наличии океанического поднятия на слэбе, погружение которого привело к дезинтеграции зон плавления, отвечающих за формирование вулканизма.

Настоящее исследование продолжает работы по новой сейсмотомографической структуре надсубдукционного комплекса центральной зоны Камчатки, построенной по данным плотных локальных сетей станций 2018-2020 гг., и посвящено анализу скоростной структуры в пограничных областях и окружении Малко-Петропавловской разломной зоны. В сейсмотомографической модели задействовано около 98 тыс. времен пробега P- и S -волн от 2963 локальных землетрясений за период времени с августа 2018 по июль 2020 г. Разрешающая способность этой модели дает возможность проследить системы питания вулканов Восточного вулканического пояса и Южной Камчатки до поверхности слэба, а также позволяет выявить субвертикальные структурные нарушения. Для построения ориентаций осей сжатия и растяжения использованы механизмы очагов 41 землетрясения с М ≥ 4.5 из каталога Международного сейсмологического центра за период 1979-2019 гг. Вдоль Малко-Петропавловской зоны поперечных дислокаций практически на всю глубину модели в геометрии и взаимном расположении скоростных аномалий отчетливо прослеживается Авачинский трансформный разлом. При сопоставлении сейсмических аномалий с картой распределения направленностей осей сжатия и растяжения по механизмам очагов землетрясений наблюдается явная корреляция смены знака аномалий скорости вдоль Авачинского трансформного разлома с изменением направленностей осей практически на 180°. Вдоль западной границы Малко-Петропавловской зоны под южной оконечностью Срединного хребта обнаружена близповерхностная низкоскоростная аномалия, прослеживающаяся до глубин 25-35 км. Эта аномалия, вероятно, маркирует границу зоны сочленения осей древнего вулканического фронта по Срединному хребту и современного активного Восточного вулканического пояса, образовавшегося в результате аккреции Кроноцкой палеодуги. Западнее южной оконечности Срединного хребта выявлена еще одна низкоскоростная аномалия, прослеживающаяся до глубины ~150 км и имеющая контрастную южную границу, которая подтверждается распределением направленностей осей сжатия и растяжения по механизмам очагов землетрясений и, по всей видимости, маркирует южную границу Западно-Камчатского блока.

В районе о. Буве (Южная Атлантика) горячая точка функционирует в области тройного сочленения срединно-океанических хребтов (СОХ). На основе данных лабораторного моделирования представлена схема канала термохимического плюма, выплавляющегося в мантии от ядро-мантийной границы. Тепловая мощность термохимического плюма Буве определена по объему поднятых и излившихся пород выше нижнего топографического уровня. Для определения массового расхода расплава для плюма использовался топографический профиль в сечении, перпендикулярном траектории движения горячей точки Буве и проходящем через плюм Буве. Тепловая мощность плюма Буве равна 1.7 · 10¹⁰ Вт. Исходя из полученной мощности, диаметр плюма d = 10-13 км. Плюм Буве относится к плюмам промежуточной мощности. Такие плюмы являются алмазоносными, потому что при своем прорыве на поверхность выносят расплав с глубины > 150 км, на которой устойчив алмаз. Траектория движения плюма Буве берет начало в Южной Африке. Изначально прорыв плюма на поверхность кратона произошел посредством трубки взрыва. Далее плюм сохранился в области дрейфующей океанической литосферы и уже не являлся алмазоносным. По петролого-геохимическим данным выделяются морфоструктуры района тройного сочленения с контрастными типами магматических систем: СОХ и вулканический о. Буве, являющийся результатом деятельности плюма. В составе глубинного расплава для района о. Буве выделяются: К₂О - 0.5 %; Н₂О - до 0.9 %. Имеет место обогащение Н₂ до 100 г/т (Срединно-Атлантический хребет (САХ) до 50 г/т) и СН₄ до 12 г/т (САХ до 1 г/т). Таким образом, по особенностям состава расплава плюм о. Буве является термохимическим. Представлена схема свободно-конвективных течений в астеносфере в районе тройного сочленения Буве. Построены разрезы, на которых прослежена связь между конвективной структурой и морфоструктурами дна в районе о. Буве. Крупномасштабные астеносферные течения ответственны за образование СОХ. Конвективные валики у кровли астеносферы ответственны за образование трансформных разломов Буве и Мошеш. Плюм Буве находится под влиянием восходящего верхнемантийного течения, приуроченного к оси СОХ, и локально интенсифицирует восходящие потоки астеносферных валиков.