Главная – Журналы – Поиск по журналам

Геодинамика Альпийско-Гималайского пояса в позднем кайнозое определялась сочетанием коллизии плит и блоков континентальной литосферы с воздействием активной остаточной астеносферы Неотетиса, распространившейся после его закрытия до северной окраины пояса. С конца эоцена до начала плиоцена при участии подвижных компонент астеносферы в литосфере происходили интенсивные деформации, латеральные перемещения отслоенных пластин, метаморфические и магматические процессы, приведшие к консолидации земной коры. В плиоцене-квартере под консолидированной корой астеносфера частично заместила плотную мантийную литосферу и сохранявшиеся в ней палеоокеанские метабазиты, которые погружались в мантию. Фазовые превращения и деформации в погружавшихся метабазитовых слэбах стали причиной мантийных землетрясений. Менее плотные метабазиты под воздействием астеносферы испытали метаморфическое разуплотнение и пополнили земную кору. Разуплотнение верхов мантии и низов коры привело к резкому усилению поднятий и формированию горных систем. С активностью астеносферы Неотетиса связаны также проявления новейшего вулканизма.

Представленная работа посвящена экспериментальному изучению разложения серпентина при высоком давлении (4.5 ГПа) с целью определения возможности сохранения воды в системе в форме, отличной от структурных примесей в минералах, поскольку именно вода играет основополагающую роль в процессах плавления в субдуцирующем слэбе и в мантийном клине. Для оценки возможного содержания водного флюида в глубинных породах был использован беспрессовый многопуансонный аппарат высокого давления типа "разрезная сфера" (БАРС) в комплексе с разработанными методами термобарогеохимии и газовой хроматографии.
Установлено, что процесс разложения серпентина сопровождается выделением воды, которая концентрируется во включениях в новообразованных минералах (оливине и ортопироксене) и в интерстициях между ними. Хроматографический анализ с использованием ступенчатого нагревания образцов показал, что основное количество воды, выделяющееся при дегидратации серпентина, находится в межзерновом пространстве, значительно меньшая часть консервируется во флюидных включениях в минералах. В новообразованных твердых фазах в виде включений консервируется от 0.13 до 2.43 мас. % флюидной фазы, доля собственно воды составила диапазон значений 0.1-2.06 мас. %. Оценка путем непосредственного подсчета включений под микроскопом попадает в указанный интервал. Учитывая существенно меньшую подвижность флюида, законсервированного в виде включений в оливине и ортопироксене по сравнению с межзерновым флюидом, можно предполагать его большую сохранность при погружении оливинсодержащих пород на глубину.

Джерфишерит - хлорсодержащий калиевый сульфид (K₆Na(Fe,Ni,Cu)₂₄ S₂₆Cl) является весьма распространенным акцессорным минералом в мантийных ксенолитах из кимберлитов. Тем не менее происхождение этого сульфида в нодулях до сих пор остается дискуссионным и в основном связывается с замещением первичных Fe-Ni-Cu-сульфидов при взаимодействии ксенолитов с обогащенным K и Cl гипотетическим расплавом/флюидом. Работа посвящена детальному изучению состава и морфологии джерфишерита из представительной коллекции (22 образца) наиболее глубинных мантийных ксенолитов - гранатовых деформированных перидотитов, отобранных из кимберлитов тр. Удачная-Восточная (Якутия). На основании исследования морфологических особенностей, пространственного распределения и характера взаимоотношений с породообразующими и другими акцессорными минералами нодулей выделено 4 типа джерфишерита в мантийных породах. Джерфишерит 1-го типа установлен по периферии полисульфидных включений в породообразующих минералах ксенолитов, где он является более поздним минералом относительно первичной сульфидной ассоциации: пирротин + пентландит ± халькопирит. Джерфишерит 2-го типа формирует каймы вокруг крупных полисульфидных обособлений (пирротин + пентландит) в интерстициях ксенолитов. Джерфишерит 3-го типа образует отдельные зерна и находится в интерстициях ксенолитов совместно с силикатами, оксидами, фосфатами, карбонатами и другими сульфидами. Джерфишерит 4-го типа присутствует в качестве дочерней фазы во вторичных расплавных включениях, располагающихся в залеченных трещинах в породообразующих минералах ксенолитов. Кроме джерфишерита во включениях были диагностированы силикаты, оксиды, фосфаты, различные карбонаты, щелочные сульфаты, хлориды и сульфиды. Результаты исследования указывают на генетическую связь джерфишерита из ксенолитов с кимберлитами. Образование джерфишерита как в ксенолитах деформированных перидотитов из тр. Удачная-Восточная, так и в различных ксенолитах из других кимберлитовых трубок связано с взаимодействием нодулей и кимберлитовых расплавов. Кристаллизация джерфишерита в виде отдельных зерен в интерстициях ксенолитов и в расплавных включениях происходила непосредственно из взаимодействовавшего с ксенолитами кимберлитового расплава; джерфишерит, окаймляющий первичные Fe-Ni±Сu-сульфиды, образовался за счет их замещения в результате реакции с кимберлитовым расплавом.

Проведены эксперименты по кристаллизации расплавов в Fe-содержащих системах с исходными составами FeS₂Ag_{0.1-0.1 x} Au_{0.1 x} ( x = 0.05, 0.2, 0.4 и 0.8) и массовыми отношениями Ag/Au от 10 до 0.1. Смеси элементарных веществ, взятых в соответствующих пропорциях, нагревали в вакуумированных кварцевых ампулах до 1050 °С, термостатировали в течение 12 ч, далее снижали температуру до 150 °С и отжигали 30 дней c последующим охлаждением до комнатной температуры. Твердофазные продукты экспериментов изучены методами оптической и электронной микроскопии, а также рентгенографически. В продуктах кристаллизации преобладают сульфиды железа. Они представлены моноклинным пирротином (Fe_0.47S_0.53 или Fe₇S₈) и пиритом (Fe_0.99S_2.01). Сульфиды золота и серебра (низкотемпературные модификации) присутствуют во всех синтезированных образцах. В зависимости от исходных отношений серебра и золота образуются акантит (Ag/Au = 10), твердые растворы Ag_{2- х} Au _х S (Ag/Au = 10, 2), ютенбогаардтит (Ag/Au = 2, 0.75) и петровскаит (Ag/Au = 0.75, 0.12). Для них характерны примеси железа до 3.3 мас. %. Ксеноморфные микро- (< 1-5 мкм) и макрозерна (5-50 мкм) Au-Ag сульфидов расположены в пирите или между зернами пирита и пирротина. Высокопробное золото установлено в экспериментах с исходными составами при Ag/Au ≤ 2. Оно концентрируется в виде отдельных мелких и крупных округлых микровключений или в срастании с Au-Ag сульфидами в пирите, реже сосредоточено на границе зерен между пиритом и пирротином. В его состав входит до 5.7 мас. % Fe. На основе изучения структуры синтезированных образцов и взаимоотношений фаз установлена последовательность их кристаллизации. Предполагается, что при ~ 1050 °С существует железо-сульфидный расплав L ₁ (Fe,S >> Ag,Au), золото-серебро-сульфидный расплав L ₂ (Au,Ag,S >> Fe) и L _S (жидкая сера). При охлаждении из расплава L1 происходит образование пирротина, при дальнейшем снижении температуры кристаллизуются высокопробное золото (микрозерна из L ₁, макрозерна из L ₂) и Au-Ag сульфиды (микрозерна из L ₁, макрозерна из L ₂). Пирит образуется после кристаллизации сульфидов золота и серебра по перитектической реакции (FeS + L _S = FeS₂) при ~ 743 °С. Завершается процесс кристаллизацией элементарной серы. Сульфиды золота и серебра являются устойчивой формой и доминируют над самородной, особенно в пиритсодержащих рудах с высокими Ag/Au отношениями.

Приводятся новые данные по стратиграфии олигоценовых отложений оз. Байкал (Танхойское поле, естественные обнажения вблизи устья рек Осиновка, Половинка и Клюевка). Детальный анализ палеонтологических данных, полученных в процессе исследования опорных разрезов, расположенных на континентальной части восточного побережья оз. Байкал, позволил выявить четыре флороносные пачки, которые могут выступать в роли маркирующих горизонтов и установить, что формирование танхойской свиты происходило на протяжении олигоценовой и в начальной фазе раннемиоценовой эпох. С литологической точки зрения в качестве наиболее важных маркирующих горизонтов могут быть использованы синие вивианитовые глины и угольные пласты. Отмечено, что формирование исследуемых отложений началось после длительного стратиграфического перерыва, начавшегося в раннем мелу и продолжавшегося до начала олигоценовой эпохи. Их формирование связано с эрозией и денудацией коры выветривания и аккумуляцией переотложенных продуктов коры выветривания в древнем Танхойском бассейне с озерно-болотным ландшафтом. Грубообломочные фэновые отложения осиновской свиты с богатыми миоценовыми палинологическими комплексами стратиграфически согласно, но с размывом залегают как на верхнетанхойской подсвите, так и на переотложенных продуктах коры выветривания и перекрываются аносовской свитой. Основываясь на проведенных исследованиях, сделан вывод о том, что формирование Байкальской рифтовой впадины началось около 38 млн лет назад.

Горообразующие деформации земной коры, которые привели к формированию современного Тянь-Шаня, являются результатом совокупного воздействия на нее двух автономных процессов: латерального (тангенциального) сжатия, связанного с коллизией Индийской и Евразийской литосферных плит, и процессов структурно-вещественного преобразования и течения вещества на разных уровнях литосферы в глубоких недрах самого горного пояса. В качестве индикаторов этих процессов (геодинамических индикаторов) рассматриваются горные впадины Тянь-Шаня. Исходя из различного положения в общей структуре горного пояса, особенностей их внутренней структурной дифференциации и ярко проявленных формационных различий эти впадины предложено разделять на две категории: 1) внутригорные и 2) межгорные и предгорные. Их структурно-морфологические и формационные различия, несмотря на пространственно-временнóе единство развития, имеют генетическую (геодинамическую) природу. Первые в большей мере отражают условия субмеридионального сжатия коры, являются преимущественно верхнекоровыми дислокационными образованиями и отвечают достаточно простым (элементарным) складкам продольного смятия древнего основания. Развитие вторых в большой мере обусловлено глубинными процессами в верхней мантии и нижней коре.

Рассматривается современная геодинамическая обстановка для Дальневосточного региона России, где сходятся три большие тектонические плиты - Евразийская, Северо-Американская и Тихоокеанская, а также несколько микроплит - Охотоморская, Беринговоморская и Амурская. Приведен анализ имеющихся данных о положении межплитных границ и полюсов взаимного вращения плит, о сейсмичности региона. Представлены параметры моделей плитных движений для Северо-Востока России. Анализируется глубинное строение региона с использованием данных, полученных различными геофизическими методами. По профилю г. Магадан-о. Врангеля приводятся результаты, полученные методами ГСЗ, ОГТ и КМПВ.

Впервые разработана тектонофизическая модель Байкальской сейсмической зоны. В реальном времени (месяцы, годы, десятилетия) она может рассматриваться как самостоятельная сложнопостроенная структурная область литосферы. Ее образуют линейно вытянутая зона современной деструкции литосферы (концентратор наиболее сильных землетрясений) и окружающие зону разноранговые разломы, многие из них одно- или многократно селективно вовлекались в кратковременный процесс активизации. В вертикальном разрезе сейсмическая зона представляет собой древовидное формирование, ствол и ветви которого являются разноранговыми разрывами, потенциально контролирующими сейсмические события при своей активизации. Короткопериодная активизация разрывов в реальном времени и пространственно-временная локализация очагов землетрясений в их зонах возбуждается деформационными волнами, рассматриваемыми как триггерный механизм нарушения метастабильного состояния разломно-блоковой среды литосферы, находящейся в постоянном воздействии регионального поля напряжений. Систематизированы общие требования к тектонофизическим моделям внутриконтинентальных сейсмических зон, разработаны необходимые методы выделения селективно-активизирующихся разломов в короткопериодные интервалы реального времени и способы определения пространственно-временной локализации очагов в конкретных активизирующихся разломах. Аргументация методических разработок и их прогнозное тестирование для среднесрочной оценки места и времени вероятного возникновения очагов землетрясений приведены на примерах детально изученной Байкальской сейсмической зоны - наиболее тектонически-активной части Байкальской рифтовой системы.
Предложенная для БСЗ тектонофизическая модель статистически обоснована фактическим материалом, что позволило оценить скорости и периоды деформационных волн для различных сегментов и отдельных разломов, на основе которых в них намечены места и время ожидаемых в ближайшее время сейсмических событий.

При проведении съемок методом переходных процессов в Якутии и в других северных районах, где распространены многолетнемерзлые породы, часто проявляются эффекты индукционно-вызванной поляризации (ВПИ). Согласно результатам инверсии переходных характеристик, выполненной с учетом поляризуемости среды на основе формулы Коул-Коул, эффекты ВПИ порождаются быстро устанавливающейся вызванной поляризацией мерзлых пород верхней части геологического разреза (ВЧР) мощностью до 100 м. Мерзлые породы ВЧР характеризуются устойчивым набором поляризационных параметров, входящих в формулу Коул-Коул: поляризуемость заключена в диапазоне от 0.2 до 0.85, при этом бoльшая часть значений η попадает в интервал 0.2-0.5; постоянная времени τ поляризационного процесса изменяется от 35 до 250 мкс при среднем значении 50-100 мкс. В отличие от η и τ показатель степени c изменяется в узких пределах (от 0.8 до 1) и в большинстве случаев близок к единице. Тот факт, что c ≈ 1, свидетельствует об узком диапазоне распределения времен релаксации (дебаевская модель). Пересчет поляризуемости в относительную низкочастотную диэлектрическую проницаемость дает значения порядка десятков-первых сотен тысяч. Такие гигантские значения диэлектрической проницаемости не могут быть объяснены никакими другими механизмами, кроме электрохимической поляризации пленок незамерзшей воды, которая при температурах ниже 0°C в связанном состоянии остается на поверхности минеральных зерен. Описание и анализ эффектов электрохимической поляризации даны в терминах зависящей от частоты поверхностной проводимости, которая пропорциональна удельной поверхности геологической среды.

Приводятся примеры различных видов линейных облачных аномалий на спутниковых снимках, возникающих над активизировавшимися разломами земной коры. Статистически исследована пространственно-временная связь между землетрясениями и облачными аномалиями. Показана целесообразность использования этих атмосферных облачных аномалий в качестве краткосрочного предвестника времени землетрясения и его региона. Рассмотрена обусловленная сейсмическим процессом эволюция гигантского грозового облака вблизи эпицентра перед землетрясением.