Главная – Журналы – Геология и геофизика 2025 номер 6

Эксплозивный кальдерный вулканизм относится к наиболее опасным природным явлениям, имеющим катастрофические последствия для живой природы, человека и его экономической деятельности. В статье проведен обзор и обобщение накопленных на сегодняшний день сведений о поздненеоплейстоцен-голоценовом вулканизме Большой Курильской гряды Курильских островов. Имеющаяся информация позволяет утверждать, что в неоплейстоцене и голоцене кальдерообразование было характерно для всей Большой Курильской гряды, но наиболее интенсивно оно проявилось на островах Южного и Центрального секторов, где Большая Курильская гряда сопрягается с задуговым бассейном Курильской глубоководной котловины. Подавляющее большинство рассматриваемых в данной работе эксплозивных четвертичных кальдер Большой Курильской гряды возникло в позднем неоплейстоцене 50-12 тыс. л. н. и раннем голоцене 8-6 тыс. л. н. Активное кальдерообразование Большой Курильской гряды могло быть синхронно массовому образованию кальдер Восточно-Камчатского вулканического пояса и Южной Камчатки. Кальдерообразование Большой Курильской гряды в неоплейстоцене и голоцене было связано с развитием в верхних горизонтах земной коры (3-12 км) крупных очагов кислых магм, преимущественно дацитового состава за счет частичного плавления метабазитовых верхнекоровых субстратов при температурах 830-890 °С. Риолитовые расплавы этих магм были насыщены H₂O, CO₂, соединениями серы и, вероятно, другими газовыми компонентами, что привело к их дегазации на предэруптивных стадиях развития очагов. В работе поставлены вопросы, решение которых могло бы способствовать более эффективному прогнозу крупных кальдерообразующих извержений вулканов Большой Курильской гряды и мониторингу активных центров кальдерного вулканизма.

Зоны сочленения горных хребтов с прилегающими внутригорными впадинами и форландовыми бассейнами, развивающиеся в обстановках регионального сжатия и транспрессии, являются концентраторами ключевых сейсмогенерирующих разломов. При этом развиваются две встречные системы взбросов и надвигов, что приводит к формированию положительных (форберги, pop-up структуры, разломные и тектонические уступы, надразломные складки) и отрицательных морфоструктур (pop-down структуры) в краевых частях осадочных бассейнов. В результате краевые части бассейнов вовлекаются в поднятие. Это приводит к постепенному росту и расширению горных хребтов и, соответственно, сокращению внутригорных впадин, т. е. реализуется механизм сокращения верхней части земной коры. Однако механизмы возникновения сопряженных систем разломов остаются до конца не изученными. В работе исследованы механизмы возникновения таких деформаций в верхней части земной коры в случае бокового сжатия горного массива с применением двумерного численного моделирования. Задача решалась в упругопластическом приближении с применением модели Друкера-Прагера-Николаевского с неассоциированным законом течения. Во всех моделях, независимо от количества слоев, сформировались взбросы и надвиги с прямым и обратным падением относительно направления горизонтального сжатия, при этом в рельефе отмечаются как положительные, так и отрицательные структуры, которые являются аналогами соответствующих природных морфоструктур. Полученные результаты показали, что на развитие и конфигурацию полос локализованного сдвига, соответствующих взбросам и надвигам, оказывают влияния упруго-прочностные параметры, трение в основании модели и условия на ее боковых границах. Установлено, что в случае многослойной среды в результате одного этапа деформаций может сформироваться многоярусная система полос локализованного сдвига, которые имеют разные наклоны и ограничиваются лишь конкретным слоем. Особый интерес представляют модели, в которых развивается межслоевое проскальзывание, обусловленное разной скоростью смещения слоев относительно друг друга за счет разницы в упруго-прочностных свойствах пород, что приводит к развитию не связанных с основанием модели обратных надвигов в верхней части разреза. Чаще всего такие надвиги развиваются в верхней части разреза. Блоковые выступы в основании моделей вне зависимости от своих прочностных свойств могут влиять на пространственную локализацию разнонаправленных полос локализованного сдвига, возникающих на их границах. Результаты численного моделирования позволили лучше понять взаимосвязь механических свойств пород и отложений с особенностями развития взбросонадвиговых структур.

Исследование посвящено определению положения южной границы Охотской плиты (ОП) на основе анализа распределения характеристик сейсмичности в районе островов Хоккайдо, Хонсю и прилегающих территорий по локальным данным каталогов Японского метеорологического агентства (JMA) за период 1998-2022 гг. и сопоставления их с региональными сейсмотомографическими моделями, а также с распределениями направленностей главных осей сейсмотектонических деформаций по данным о механизмах очагов сильных ( M_w > 4.7) землетрясений на основе сведений из каталогов Международного сейсмологического центра (ISC) за период 1976-2022 гг. и других актуальных геолого-геофизических характеристик (неоднородностей гравитационного поля, мощности коры, вулканических проявлений и др.). В результате определено, что южная граница ОП проходит через южную оконечность о. Хоккайдо, а именно через п-ов Осима и залив Утиура, а не по хр. Хидака или через о. Хонсю, как предполагалось в предыдущих построениях других авторов.

Приведены возможности применения радоновых вариаций для изучения изменений напряженно-деформированного состояния массива горных пород. На основе многолетнего мониторинга на Южно-Курильском геодинамическом полигоне разработана методика интерпретации аномалий объемной активности почвенного радона. Установлена причинно-следственная связь между землетрясениями и радоновыми аномалиями. Показано, что тектонические события происходят после прохождения максимального уровня аномалии, а время отражения зависит от расстояния между пунктом наблюдения и эпицентром события. Предложены механизмы образования радоновых аномалий в зоне сжатия и растяжения.

Складированные отходы переработки арсенидных никель-кобальтовых руд месторождения Хову-Аксы (пос. Хову-Аксы, Республика Тыва, Россия) являются уникальной геохимической системой, в которой непосредственно можно проследить совместное поведение As и металлов (Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Pb) в экзогенных условиях. В ходе проведенного исследования были изучены минералогические и геохимические особенности распределения мышьяка (от первичных арсенидов до новообразованных фаз) и сопутствующих металлов в отходах с высоким содержанием мышьяка (до 4 %) по разрезу траншейного захоронения № 3. Общей характеристикой всей толщи является слабощелочная среда с pH пасты = 7.7, Eh 486 мВ. В разрезе выделяется четыре горизонта. По данным рентгенофлоуресцентного анализа с использованием синхротронного излучения (РФА-СИ), накопление As, Mo, Pb, Sb, Co и Cu происходит на глубине 80 см (в горизонте 2), тогда как Cd, Zn, Ni на глубине 110 см (в горизонте 3). В переработанных рудах среди нерудных (породообразующих) минералов отмечены кварц, кальцит, доломит, гранат, амфибол-хлоритовые агрегаты, единичные зерна калиевого полевого шпата (КПШ), апатита, барита и мусковита. Мышьяковистые минералы по разрезу распределяются крайне неравномерно, тогда как в почвенном горизонте (горизонт 4) их не обнаружено. Мышьяк по разрезу встречается в виде: 1) собственных As-минералов: саффлорит с ховуакситом, конихальцит, скородит, арсениосидерит, сармиентит, гернесит, аннабергит, пикрофармаколит; 2) изоморфной примеси во вторичных образованиях (гидроксидах железа по пириту, аморфном кремнеземе, хлорите). Наличие карбонатных минералов в первичных рудах и применяемая схема обогащения руд с технологией очистки растворов от мышьяка напрямую влияют на вторичную ассоциацию минералов мышьяка.

Проведены экспериментальные исследования по моделированию процессов резорбции алмаза при мантийном окислительном метасоматозе в твердофазной матрице в присутствии межзернового флюида. Реализована реакция между алмазом и периклазом с образованием магнезита, которую можно рассматривать в качестве модельного варианта таких реакций, как EMOD (энстатит-магнезит/оливин-алмаз) или DCDD (доломит-коэсит/диопсид-алмаз). Исследования выполнены при давлении 6.3 ГПа в интервале температур 1100-1400 °С в окислительно-восстановительных условиях, соответствующих буферу вюстит/магнетит (WM). Установлено, что реакция между алмазом и периклазом с образованием магнезита протекает только в присутствии 0.5-0.8 мас. % воды при температуре выше 1200 °С. Морфология кристаллов алмаза, частично растворенных межзерновым Н₂О-флюидом при f _O2 на уровне буфера WM, является типоморфной для растворения/резорбции алмаза в водосодержащих карбонатных и карбонатно-силикатных расплавах. Основными элементами микрорельефа форм растворения алмаза являются обратноориентированные треугольные ямки травления на реликтовых гранях октаэдра, щитовидные или дитригональные слои растворения и каплевидные холмики. Полученные скорости резорбции при данных РТf _O2 параметрах свидетельствуют о том, что отсутствие алмаза или убогая алмазоносность потенциально алмазоносных кимберлитовых трубок может быть обусловлена окислительным метасоматозом в мантийных областях заложения трубок.

Синтетический аналог вторичного уранового минерала моурита (СМ), (UO₂)Mo₅O₁₄(OH)₄(H₂O)₂, полученный гидротермальным методом при 220 °С, охарактеризован следующим комплексом методов: монокристальная и порошковая рентгеновская дифракция, рентгеновская фотоэлектронная и энергодисперсионная спектроскопия, инфракрасная спектроскопия и термогравиметрический анализ. СМ моноклинный, P 2/ c , a = 9.9063(6), b = 7.1756(4), c = 12.2105(7) Å, β = 102.496(6)°, V = 847.41(9) ų, R ₁ = 0.043. Химический состав: Mo₂O₅ = 4.61, MoO₃ = 61.06, UO₃ = 26.95, H₂O = 6.76, сумма 99.38 %, отношение Mo₂O₅:MoO₃ рассчитано по результатам фотоэлектронной спектроскопии. Эмпирическая формула соединения с учетом структурных данных может быть записана как (U^VI_1.03O₂)[(Mo^VI_4.63Mo^V_0.37)_Σ5.00O_13.81(OH)_0.19](OH)₄(H₂O)₂. В структуре СМ полиэдры UO₈, MoO₆, MoO₅(H₂O) и MoO₄(OH)₂, объединяясь по вершинам и ребрам, образуют слои, связанные между собой системой водородных связей. СМ устойчив до 250 ± 10 °С, при нагревании в диапазоне 160-250 °С происходит дегидратация соединения вплоть до образования аморфной фазы. При температурах выше 450 °С происходит кристаллизация UO₂MoO₄, MoO₃ и UMo₁₀O₃₂. До 250 °С термическое расширение соединения резко анизотропно и максимально реализуется перпендикулярно плоскости уранил-молибдатных слоев.

Изучение пространственного распределения отдельных групп морских беспозвоночных в геологическом прошлом и анализ динамики их географической дифференциации во времени имеет большое значение как для выявления закономерностей их эволюции, так и для познания истории развития морских бассейнов. В работе, с учетом современных данных по палеонтологии и биостратиграфии бореального триаса, уточнен таксономический состав и распространение ладинских аммоноидей в различных регионах Бореальной области. Проведена зональная корреляция по аммоноидеям ладинских отложений северо-востока Азии, Британской Колумбии, Арктической Канады, Cеверной Гренландии, Свальбарда и Земли Франца-Иосифа, получена хронологическая основа для сравнительного анализа одновозрастных фаун аммоноидей. В результате качественного и количественного сравнительного анализа комплексов аммоноидей для различных фаз ладинского века установлено, что северо-восток Азии постоянно входил в состав Сибирской провинции Бореальной области. Обособление Канадской провинции Бореальной области произошло в конце фазы constantis благодаря проникновению трахицератид (род Protrachyceras ) в палеобассейны Арктической Канады. В дальнейшем, начиная с фазы maclearni, ее площадь увеличилась благодаря миграции тетических форм в палеобассейны Свальбарда. Миграции трахицератид, гимнитид и лобитид в бореальные палеобассейны из Тетиса, а также бореальных цветковитид и натгорститид в экотонные и тетические палеоакватории Британской Колумбии были обусловлены не только циркумполярными течениями, но были связаны, вероятно, с образом жизни аммоноидей и их обитанием в бóльшем или мéньшем спектре глубин морских бассейнов.

В исследовании детально сопоставлены измеренные в электролитическом баке со скважиной и численно рассчитанные в его трехмерной геоэлектрической модели сигналы электромагнитного зонда с тороидальными катушками. Для каждого удельного электрического сопротивления (УЭС) электролита выполнялось профилирование границ воздух-бак, бак-скважина при спуске и подъеме зонда. Определены значения коэффициента связи измеряемых и моделируемых сигналов для всего набора частот и положений измерительных катушек в суммарном и дифференциальном режимах работы. Выявлена пара сигналов с практически постоянным коэффициентом связи при варьировании минерализации электролита, на основе которой построены трансформации сигналов зонда в кажущиеся электросопротивления среды. Полученные графики трансформаций позволяют производить достоверный пересчет измеренных сигналов зонда с тороидальными катушками в распределение кажущихся УЭС в околоскважинном пространстве, что необходимо для петрофизической интерпретации полевых скважинных данных.

Цаган-Шибэтинское землетрясение 29.07.2022 г. (время UTC 13:01:10.1) с M_L = 6.2, M_W = 5.5 произошло в одноименном хребте на востоке Горного Алтая вблизи Тувинской котловины (координаты эпицентра 50.51º с.ш., 90.69º в.д.). В XX в. этот хребет был сейсмически неактивен и соседствовал с сейсмически активными очаговой областью Урэг-Нурского землетрясения 1970 г. с M_S = 7.0 и Шапшальским хребтом, где часто происходили землетрясения с магнитудой до пяти, но пока не было крупных землетрясений. После Чуйского землетрясения 2003 г. с M_S = 7.3 в структуре сейсмичности Алтая произошли значительные изменения, после затишья возникли новые зоны повышенной активности, одной из которых является Цаган-Шибэтинский хребет. Во внутренней структуре хребта сформировалась очаговая область с тройственной площадной структурой и импульсным развитием процесса во времени. Формирование высокой активности хребта происходило при наличии форшоков.