Главная – Журналы – Поиск по журналам

В данной статье автор попытался сформулировать суть современных представлений о динамике планеты Земля и ее отдельных оболочек - геосфер, о факторах и источниках энергии - внутренних и внешних (космических), определяющих эту динамику. Далее кратко рассмотрена эволюция структуры планеты и намечены основные этапы этой эволюции. Автор считает, что все эти данные должны быть положены в основу создания подлинно глобальной модели динамики и эволюции системы Земля, осуществление которой является делом будущего.

Статья представляет анализ системы моделей, определяющих основные геодинамические процессы (спрединг, субдукция, переходящая в коллизию; мантийные плюмы) во взаимосвязи с эволюцией Земли и закономерно изменяющихся геодинамических параметров. Основные тенденции и этапы эволюции Земли отражают необратимое остывание Земли, окисление ее поверхности, периодические изменения геодинамических процессов и параметров трех характерных размеров (глобальные длительностью около 700-800 млн лет, более локальные с периодичностью 120, 90, 30 млн лет и короткопериодные вариации от десятков тысяч до десятков лет, обусловленные вариациями позиционирования Земли в космосе и, возможно, другими космическими факторами. Важнейшие события и оценки температуры мантии и поверхности, теплового потока, вязкости, а также соответствующих им режимов конвекции и плюмового магматизма сделаны для укрупненных этапов эволюции Земли: Хадейского (4.6-3.9 млрд лет), раннеархейского (3.9-3.3), позднеархейского (3.3-2.6), раннепротерозойского (2.6-1.9), среднепротерозойского (1.9-1.1), неопротерозойского (1.1-0.6), фанерозойского с двумя подэтапами (0.6-0.3 и 0.3-0 млрд лет).
Проанализированы модели основных процессов современной геодинамики. Процессы спрединга рассмотрены на основе базовой модели двухслойной конвекции в мантии с детализацией параметров процессов, локализованных вблизи срединно-океанических хребтов (СОХ). Задача зонального просачивания (миграции) базитовых расплавов в верхней мантии под СОХ рассмотрена на качественном уровне. При анализе процессов в зоне субдукции главное внимание уделено моделированию плавления, сопоставлению экспериментальных и наблюдаемых составов расплавов, их вариации в периоды активизации (длительностью около 100 тыс. лет) и затишья магматизма. Масштабы и модели взаимодействия поднимающихся из зон субдукции флюидов и расплавов с вышележащей мантией остаются наиболее дискуссионными. В качестве базовой модели плюмового магматизма рассмотрена модель термохимических плюмов, возникающих на границе ядро-мантия под воздействием "летучих" компонентов (H₂, CH₂, KH и др.), выделяющихся из металлического внешнего ядра, окисляющихся и понижающих температуру возникающего расплава. Эта модель образно может быть названа моделью газовой горелки.
В заключение рассмотрена многопорядковая периодичность эндогенных процессов и их влияние на поверхностные процессы и эволюцию биосферы.

В рифтогенной структуре Джинпинг-Шонгда, входящей в Эмейшаньскую изверженную провинцию, выделяются пермские высоко- и низкотитанистые вулканические и вулканоплутонические ультрамафит-мафитовые ассоциации, существенно различающиеся особенностями состава и происхождения. Высокотитанистые пикриты, пикробазальты, базальты и долериты обогащены LREE, обеднены HREE, характеризуются низкими Al₂O₃/TiO₂ отношениями (~4), близкими значениями ε_Nd ( T ) (+0.5...+1.1) и низкими (Th/Nb)_PM отношениями, сходными с OIB обогащенным мантийным источником. Полученные геохимические характеристики свидетельствуют о том, что родоначальные расплавы для этой серии пород генерировались за счет гранатового лерцолита на глубинах стабильности граната ориентировочно от 200 до 400 км. Формировавшиеся вслед за этим высокомагнезиальные низкотитанистые вулканиты (коматииты, коматиитовые базальты и базальты), а также ассоциирующие с ними небольшие по размерам перидотит-габбровые массивы и дайки коматиит-базальтового состава образовались при высокой степени парциального плавления (~20 %) деплетированного обедненного водой (ε0.03 мас.% Н₂О) перидотитового субстрата на относительно небольших глубинах (100-120 км) из наиболее разогретой верхней части мантийного плюма. Деплетированные LREE коматииты и коматиитовые базальты имеют низкие (Ce/Yb)_CH, ¹⁸⁷Re/¹⁸⁸Os = 0.05-1.2 и ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr = 0.704-0.706 отношения, положительные значения ε_Nd (T) величин (+3...+8), вариации γ_Os (от -0.5 до +0.9) и сильные отрицательные Ba, K и Sr аномалии на спайдер-диаграммах. Реже встречающиеся обогащенные LREE коматииты, коматиитовые базальты и базальты широко варьируют по химическому составу, величинам ε_Nd (T) (+6.4...-10.2), ⁸⁷Sr/⁸⁶Sr отношениям (0.706-0.712) и значениям γ_Os (от 14.8 до 56), что обусловлено различной степенью коровой контаминации родоначальных магм. Изотопный возраст базальтового коматиита, полученный Rb-Sr методом, составил 257 ± 24 млн лет; Re-Os методом на основе анализа 12 образцов коматиитов установлен возраст в 270 ± 21 млн лет. Эти данные согласуются с возрастом флуд-базальтов Эмейшаньской изверженной провинции. Коматиит-базальтовый комплекс рифта Шонгда представляет собой пока единственный пример платинометалльно-медь-никеленосного фанерозойского комплекса такого состава. Геохимические особенности сопутствующих Cu-Ni-ЭПГ руд подтверждают их связь с коматиит-базальтовым магматизмом.

Приведены результаты комплексных геологических, петрологических, геохимических и геохронологических исследований тастауского кольцевого интрузивного комплекса Зайсанской складчатой области Восточного Казахстана. Изучены проявления процессов смешения кислой и мафической магм. Гибридные породы комплекса представлены габбро и диоритами, внедренными в магматическую камеру гранитного состава. Результирующие гибридные породы включают дайки, пиллоу- и глобулярной формы базитовые тела, в разной степени дезинтегрированные и гомогенизированные с вмещающими гранитоидами. Возраст становления синплутонических пород составляет 242±20 млн лет (циркон, U/Pb), что c учетом аналитической погрешности существенно моложе ранее предполагаемого возраста.
Рассмотрены механизмы взаимодействия кислой и мафической магм, включающие механическое смешение (минглинг) и химическое взаимодействие (миксинг) с формированием композитных смесей и гибридных пород. Пропорции мафического и кислого компонентов, вовлеченных в процесс формирования промежуточных по составу пород, были рассчитаны по главным элементам с помощью регрессионного анализа и протестированы с учетом редких и рассеянных элементов. Модель механического смешения предполагает быстрое закаливание базитового расплава при внедрении его в гранитную магматическую камеру, разрушение закристаллизованных фрагментов, дисперсию фрагментов и кристаллов внутри магматической камеры в режиме быстрого турбулентного течения, обогащение кислой магмы фемическими компонентами с формированием магм монцонитового ряда.

Представлены результаты измерений растворимости воды методом инфракрасной спектроскопии в Al-содержащем периклазе и ферропериклазе (Mg# = 88), синтезированных при 25 ГПа и 1400-2000 °C. ИК спектры кристаллов содержат узкие пики поглощения в области 3299, 3308 и 3474 см^-1. Рассчитанные содержания H2O в периклазе (Al₂O³ = 0.9-1.2 мас.%) составляют 11-25 г/т, в ферропериклазе (Al₂O³ = 0.9-2.9 мас.%) - 14-79 г/т. Ферропериклаз содержит больше Н₂О и Al₂O₃ по сравнению с периклазом при повышенной температуре 1800-2000 °С. Вероятно, добавление Al₂O₃ не влияет на растворимость воды в ферропериклазе, однако может способствовать дополнительному вхождению Fe₂O₃ в структуру. В свою очередь, вхождение Fe³⁺ в ферропериклаз увеличивает растворимость воды за счет восстановления железа до Fe²⁺. В работе показано, что растворимость воды в ферропериклазе, соответствующем мантийному перидотиту, ограничена, поэтому ферропериклаз не может рассматриваться как важный водосодержащий минерал в нижней мантии Земли.

Рассматриваются геологические, минералого-петрографические и геохимические данные по Урэгнурской вулканоплутонической ассоциации высокомагнезиальных вулканических и гипабиссальных пород, располагающихся среди венд-кембрийских аккреционных структур Монгольского Алтая. Характерными особенностями пород этой ассоциации являются повышенная калиевая щелочность (K₂O/Na₂O до 1.2), обогащенность LILE и Sr, отрицательные Zr-Hf и Nb аномалии на мультиэлементных спектрах, подтверждающие надсубдукционный тип источника расплавов. Геологическое положение и полученный нами возраст (512.4±6.1 млн лет (³⁹Ar-⁴⁰Ar по вкрапленникам биотита)) свидетельствуют о присутствии пикритового магматизма на аккреционном этапе развития Алтайского сегмента Палеоазиатского океана, что является индикатором крупной изверженной провинции с участием мантийного плюма.

Сдвиговый тектогенез - наиболее мощный фактор, сопровождавший формирование коллизионной системы ранних каледонид Западного Прибайкалья. Специфика такого стиля развития - реализация на фоне общего сжатия локальных зон растяжения и, как следствие, возникновение условий для дренирования мантии и соответствующего магматизма. В Ольхонском регионе Западного Прибайкалья в современном срезе вскрыты глубинные горизонты коллизионной коры. В статье рассмотрены различные аспекты синметаморфического щелочно-базитового магматизма, связанного с ранними этапами синорогенического коллапса Ольхонского коллизионного сооружения, фрагмента крупнейшей структуры Азии - Центрально-Азиатского аккреционно-коллизионного пояса.

Представлены комплексные геологические, петрографические, геохимические и геохронологические результаты исследования интрузивных и вулканогенных пород среднего и кислого составов Порожинского массива Южно-Енисейского кряжа. Впервые полученные для Енисейского кряжа девонские и триасовые U-Pb оценки возраста (SHRIMP-метод) для лейкогранитов (387±5 млн лет) и щелочных трахитов (240±3 млн лет) позволили отнести их к двум разным комплексам, несмотря на то, что эти породы формировались в пределах одной и той же Севернинской рифтогенной структуры. Приводятся Ar-Ar геохронологические данные (392-387 млн лет) для слюд из парагнейсов и лейкогранитных даек Приенисейской сутурной зоны, на продолжении которой располагается Севернинская рифтогенная структура. Данные по девонским тектономагматическим событиям Южно-Енисейского кряжа хорошо согласуются с одновозрастными событиями континентального рифтогенеза - образованием интрузивных и вулканогенных пород Агульского грабена и Минусинской впадины в пределах Присаянья и Алтае-Саянской складчатой области. Формирование щелочных трахитов и щелочных сиенитов Севернинской рифтогенной структуры (240±3 млн лет) связывается с проявлением траппового магматизма Сибирской платформы.

В результате U-Pb геохронологических исследований установлено, что гранитоиды тырмо-буреинского комплекса северной части Буреинско-Цзямусинского супертеррейна Центрально-Азиатского складчатого пояса имеют не палеозойский, как это считалось ранее, а мезозойский возраст (Нижнестойбинский массив - 218±2, Талаканский - 185±1, Усть-Диканский - 185±1 млн лет). Их формирование связывается с начальными этапами коллизии Северо-Азиатского и Сино-Корейского кратонов и расположенного между ними Амурского супертеррейна.

Рассмотрены обстановки формирования стратиформных рудных месторождений в неопротерозое Байкало-Патомского региона (БПР). На примере золоторудного месторождения Сухой Лог Бодайбинской зоны предложена модель его образования, где первым этапом является концентрация золота сообществом хемолитотрофных бактерий. Предполагается, что роль бактериальных сообществ имела место и при первичной концентрации металлов в отложениях Холоднинского свинцово-цинкового месторождения. Основанием является ряд независимо установленных факторов. Рудные пласты приурочены к высокоуглеродистым отложениям склона и впадины задугового бассейна. Осадконакопление происходило в этап (дальнетайгинский и жуинский региональные горизонты) трансформации задугового бассейна в режим форландового. Этот переход характеризуется увеличением биопродуктивности осадков, что хорошо фиксируется увеличением значений биофильных элементов и существенным возрастанием таксономического разнообразия органических остатков. В сотнях местонахождений микрофоссилий неопротерозоя БПР выделяются прибрежный бентос цианобактерий и бурых водорослей, планктон зеленых водорослей. Наибольшая масса микрофоссилий, которая приурочена к глубоководному шельфу, склону и впадине бассейна, относится к хемолитотрофным бактериям. Как предполагается, эти бактерии осуществляли аккумуляцию металлов в гидротермальном поле задугового бассейна. Рядом исследований доказана способность микроорганизмов (бактерии, водоросли, грибы и др.) концентрировать Fe, Mn, Au, Pb, Zn и другие металлы. Особенно велика роль бактериальных сообществ в накоплении металлов в условиях гидротермальных полей рифтовых зон и в областях островодужного вулканизма. Показано, что комплекс всех этих условий присутствует в неопротерозойских отложениях БПР.