Главная – Журналы – Геология и геофизика 2024 номер 7

Цилиан-Шань (или горы Цилиан) расположен на северо-востоке Тибетского нагорья и представляет собой активно растущий ороген, обусловленный коллизией Индостана с Евразией. Сжатие между континентами вызвало интенсивное сокращение земной коры в Цилиан-Шане. Однако способ тектонической деформации земной коры остается неясным. Для оценки тектонической деформации Цилиан-Шаня в этой работе представлены материалы региональной сейсмичности, активности разломов и поле скоростей движения земной коры, по данным GPS, за последние два десятилетия. Результаты показывают, что для Западного Цилиан-Шаня характерно сжатие земной коры в меридиональном направлении. В Восточном Цилиан-Шане проявляется сдвиговая деформация вдоль пограничных разломов, разделяющих крупные блоки земной коры, в сочетании с их вращением по часовой стрелке. Сокращение земной коры в меридиональном направлении и боковая экструзия в широтном направлении - две модели деформации, соответствующие Индо-Евразийской конвергенции, которые совпадают с деформацией земной коры в Цилиан-Шане. Тектоническая деформация Западного Цилиан-Шаня в значительной степени согласуется с первой моделью, а деформация Восточного Цилиан-Шаня - со второй. Нижний поток земной коры под центральной частью Тибетского нагорья является потенциальной движущей силой, вызывающей экструзию земной коры нагорья на восток и рост некоторых пограничных горных хребтов, таких как Цилиан-Шань.

Полимигматиты в раннепротерозойском метаморфическом комплексе Северного Приладожья позволяют проследить эволюцию физико-химических условий анатексиса при метаморфизме пород. РТ-параметры на начальной стадии плавления анатектических лейкосом отвечают условиям гранулитовой фации метаморфизма: Р = 5.5-6.2 кбар, Т = 720-810 °С. На регрессивной ветви метаморфизма эволюция РТ -параметров характеризуется сопряженным спадом давления и температуры до Р ~ 4 кбар, Т = ~550 °С. Позднейшие инъекционные гранитные жилы внедряются в условиях широкого развития хрупких деформаций. Такой тренд метаморфизма коррелирует со сменой минеральных метаморфических парагенезисов в мигматизированных гнейсах и соответствует закономерным изменениям составов минералов. Наблюдается смена составов новообразованного лейкократового вещества от плагиогранитов к гранитам, если плавлению подвергаются плагиогнейсы, а при плавлении глиноземистых гнейсов выплавки изначально имеют гранитный состав. Образование лейкосом и инъекционных гранитных жил в гранулитовой области Северного Приладожья происходило 1875-1865 млн л. н. в результате многостадийного плавления и смене РТ-условий от гранулитовой фации метаморфизма к амфиболитовой. Датирование серий лейкосом и инъекционных гранитных жил из полимигматитов Лахденпохской и Приозерской зон Северного Приладожья показывает, что общая продолжительность кристаллизации гранитоидного вещества лейкосом и жил в сравниваемых зонах не была одинакова. Исходя из этого, допускается появление разновозрастных интрузий коровых гранитов в результате одной термальной активности, но при плавлении вещественно контрастных толщ.

Представлены результаты исследований базитовых интрузивных тел среднепалеозойского Вилюйского палеорифта (Сибирской платформы). Приведены геохимические данные для базитовых силлов, вскрытых скважинами в дайковых поясах рифта, обсуждены авторские данные о времени формирования силлов и даек. Изучены расплавные включения в минералах из дайки долеритов Вилюйско-Мархинского дайкового пояса, расположенного на северо-западном плече Вилюйского палеорифта. Данные по составам гомогенных стекол расплавных включений в минералах дали возможность установить РТ-параметры мантийных источников базитовых расплавов, ответственных за формирование габбро-долеритов Вилюйского рифта. Установлено два уровня генерации базитовых расплавов: в интервалах 95-65 км при 1480-1400 °С и 55-45 км при 1360-1320 °С. Кристаллизация расплавов происходила на небольшой глубине 12-4 км при снижении температуры от 1185 до 1125 °С. Двухуровневое положение очагов генерации базитовых расплавов, а также неоднородность химического состава расплавных включений и их минералов-хозяев позволяют объяснить наличие двух импульсов девонского базитового магматизма. Разработанная численная термомеханическая модель подъема магмы при плавлении мантийной литосферы над плюмом подтверждает данные о наличии двух очагов под основанием коры и на границе шпинелевых-гранатовых перидотитов, а также двухэтапный характер девонского магматизма.

В результате исследования минералов, расплавных включений, а также природных стекол выяснено, что при формировании игнимбритов влк. Хангар участвовали два разных расплава. Первый, охарактеризованный информацией по расплавным включениям во вкрапленниках плагиоклаза и кварца, представляет состояние магмы в глубинном очаге. Другой тип расплава является ответственным за образование стекол и микрокристалликов полевых шпатов во фьямме. Экспериментальные и аналитические исследования расплавных включений показали, что кристаллизация большинства вкрапленников плагиоклаза и кварца из игнимбритов влк. Хангар происходила при температурах 840-960 °С и давлениях до 1.1 кбар из расплава с содержаниями воды до 3.23 мас. % в условиях магматического очага. Наличие сингенетичных первичных расплавных и флюидных включений во вкрапленниках плагиоклаза и кварца из игнимбритов влк. Хангар свидетельствует о фазовой сепарации («вскипании») расплава с массовым образованием микропузырьков СО₂ в магме. Другой тип расплава является вторичным по отношению к собственно магматическим системам влк. Хангар и образуется в результате спекания и плавления туфогенного вулканокластического материала. При участии этого расплава происходило формирование фьямме в рассмотренных игнимбритах. На основе исследования стекол и микрокристалликов полевых шпатов во фьямме установлено, что кристаллизация олигоклаза происходила при температурах 770-840 °С в расплаве между сферулами (с содержанием воды до 2.91 мас. %). Нарастание кристалликов санидина на сферулы шло при более низких температурах - 680-760 °С.

Углеродсодержащие (шунгитовые) породы содержат высокие концентрации микроэлементов, которые могут попадать в окружающую среду в результате выветривания. Шунгитовые породы представляют собой группу докембрийских углеродсодержащих пород Карелии вулканогенного и осадочного генезиса. В данной работе приводятся результаты изучения минерального и геохимического составов шунгитовых пород в районах их выхода на береговой линии Онежского озера. Взаимодействие вод Онежского озера с шунгитовыми породами привело: 1) к выносу большинства элементов за исключением K, Mn, Ba, Mg, для которых характерно увеличение концентраций в породах; 2) формированию ассоциаций вторичных минералов, таких как гематит, ярозит, гетит, халькозин, англезит, брукит, гидроксиды Mn. На основании полученных результатов предложена модель преобразования высокоуглеродистых (шунгитовых) пород водами Онежского озера.

Объектами исследований являлись битумоиды осадочных пород и парафинистые нефти среднедевонско-нижнефранского терригенного комплекса Тимано-Печорского бассейна. Изучен состав углеводородов-биомаркеров и изотопный состав углерода индивидуальных н-алканов битумоида из керна скважин Омра-Лыжской седловины. Полученные результаты сопоставлены с аналогичными данными по составу парафинистых нефтей юга Печоро-Кожвинского мегавала. Генерационный потенциал и термическая зрелость органического вещества исследованы методом пиролиза Rock-Eval. Показано, что зрелость органического вещества пород изучаемого комплекса Омра-Лыжской седловины и Печоро-Кожвинского мегавала соответствует главной фазе нефтеобразования. Данные по изотопии углерода индивидуальных н-алканов и по составу углеводородов-биомаркеров не противоречат возможной генетической связи парафинистых нефтей и органического вещества вмещающего комплекса отложений. И для исследованных парафинистых нефтей, и для битумоидов пород оказалось характерным наличие рано элюирующихся перегруппированных гопанов, а также высокие концентрации н-алканов по отношению к изо-алканам и полициклическим биомаркерам, нетипичных для нефтей других нефтегазоносных комплексов. Показано, что и для н-алканов нефтей, и для н-алканов битумоидов пород характерен тренд на снижение содержания изотопа ¹³С с ростом числа атомов углерода в молекуле н-алкана.

Представлен подход к решению задач мониторинга многолетнемерзлых пород на основе интеграции традиционных методов электромагнитных индукционных зондирований с технологиями глубокого машинного обучения. Приводятся решение прямой задачи импульсного электромагнитного зондирования методом конечных элементов с применением преобразования Сумуду, а также результаты разработки нейросетевого решателя прямой задачи на основе искусственной нейронной сети (ИКС), обученной на рассчитанных конечно-элементным алгоритмом данных. Нейросетевой решатель характеризуется схожей точностью моделирования с конечно-элементным методом, однако работает на несколько порядков быстрее, что открывает возможности для быстрой инверсии. Приводится решение обратной задачи, основанное на алгоритме PARS. Кроме того, представлен нейросетевой алгоритм инверсии, обученный на том же наборе данных, представляющий собой альтернативный подход к решению обратной задачи. В рамках вычислительного эксперимента сравниваются результаты численной инверсии на базе нейросетевого моделирования сигналов с результатами, полученными с помощью решателя обратной задачи на основе ИНС, а также с линейной комбинацией этих решений. Этот всесторонний анализ дает понимание эффективности предлагаемого подхода, основанного на глубоком машинном обучении, в задаче мониторинга многолетнемерзлых пород и предоставляет новые идеи для его дальнейшего применения в геофизике.

Приведены результаты исследования эффекта вызванной магнитной поляризации глинистых пластов под действием внешнего гармонического электромагнитного поля (частоты 70 и 875 кГц). Предложена двухэтапная процедура численного моделирования. Первый этап заключается в определении эффективной относительной магнитной проницаемости синтетического образца с включениями глинистых частиц. При этом генерируется трехмерный гетерогенный сеточный образец. Затем численно моделируется пространственное распределение электрического поля. По этому распределению рассчитывается наведенная в измерительной катушке электродвижущая сила (ЭДС). Относительная магнитная проницаемость определяется сравнением с ЭДС однородных образцов с различными значениями магнитной проницаемости. Установлено, что при возбуждении электрического поля катушкой с переменным током в образце с глинистыми частицами проявляется эффект наведенной магнитной поляризации. Его проявление состоит в том, что эффективная магнитная проницаемость становится комплексной. На втором этапе вычисляется диаграмма ЭДС трехкатушечного каротажного зонда в макромодели глинистая покрышка-коллектор. При этом магнитная проницаемость глинистой покрышки задается комплексной величиной. На сгенерированных каротажных диаграммах в окрестности подошвы глинистой покрышки появляются экстремумы, не соответствующие распределению электропроводности и магнитной проницаемости в заданной модели. Они могут быть некорректно интерпретированы при анализе реальных каротажных диаграмм в отдельные пласты. Численное моделирование на всех этапах выполняется векторным методом конечных элементов на согласованном адаптивном тетраэдральном разбиении и векторном базисе Вебба первого полного порядка.

Работа посвящена развитию метода инженерно-сейсмического мониторинга, разработанного в ФИЦ ЕГС РАН. В предыдущие годы был создан и внедрен в практику «метод стоячих волн», позволяющий выделять собственные моды колебаний зданий и других инженерных сооружений. Были изучены и определены собственные колебания сотен различных объектов (здания, мосты, плотины и др.). Предполагалось, что по изменению значений частот собственных колебаний удастся контролировать физическое состояние изучаемых строений в процессе эксплуатации, а именно своевременно обнаруживать появление дефектов в конструкциях, предупреждая риск их разрушения. Но оказалось, что не так все просто: колебания значений частот закономерно связаны с изменениями в среде вокруг изучаемых объектов. В статье приводятся примеры этих связей, изучается влияние на частоты собственных колебаний изменение температуры окружающей среды, массы объектов, осадков.