Главная – Журналы – Поиск по журналам

В специальном выпуске журнала, посвященном памяти академика Николая Леонтьевича Добрецова, публикуются статьи, отражающие развитие его идей и исследований в тех направлениях, которые входили в круг его научных интересов. Многообразие научных интересов Н.Л. Добрецова определило широкий круг тематик представленных статей, который охватывает тектонику, глубинную геодинамику, взаимодействие тектоники плит и плюмов, метаморфизм, включая метаморфизм сверхвысоких давлений в зонах субдукции, закономерности структуры геомагнитного и гравитационного полей, их связь с проявлениями плюмового магматизма, уникальные месторождения полезных ископаемых.

Позднемезозойская-кайнозойская внутриплитная вулканическая провинция Центральной Азии объединяет ряд пространственно разобщенных вулканических областей. На примере Южно-Хангайской, Западно-Забайкальской и Восточно-Монгольской областей показано, что в истории развития провинции выделяется три периода активности. Начальный (между ~ 145 и 100 млн л. н.) характеризовался режимом регионального растяжения и проявлениями рифтогенного магматизма. Средний период (между 100 и 30 млн лет) отличался субплатформенным тектоническим режимом и ареальным типом вулканизма. Поздний период (последние 30 млн лет) выделяется как период вулканизма лавовых плато. Магматизм провинции определяется в первую очередь породами основного состава повышенной щелочности. В рифтогенный период формировались трахибазальты и трахиандезиты, геохимической особенностью которых являлись высокие содержания редкоземельных элементов при пониженных содержаниях Nb и Ta. В период ареального вулканизма преобладающими стали трахибазальты и щелочные базальтоиды с характеристиками OIВ. Этот тип пород остается доминирующим в вулканических ассоциациях заключительного периода формирования провинции. Определены тренды вариаций рассеянных элементов и изотопного состава Sr, Nd, Pb в разновозрастных основных породах провинции и оценены составы источников их магматизма. Показано, что на всех этапах развития провинции один из компонентов источника магм оставался постоянным и был близким к астеносферной мантии типа Е-MORB. В рифтогенный период в магматизме также участвовала субдукционно метасоматизированная мантия. В период ареального вулканизма метасоматизированная мантия была постепенно выведена из состава источников расплава. С этого времени магматизм провинции определялся взаимодействием астеносферной, плюмовой (OIB-тип) и деплетированной литосферной мантиями. Формирование провинции связывается с возникновением в основании литосферы востока Азии горячего поля мантии. Его зарождение согласуется с активизацией процессов глубинной геодинамики в начале позднего мезозоя, прежде всего с активностью Тихоокеанского суперплюма.

Приводится краткая характеристика основных структур Восточной Арктики, в истории формирования которых выделяются и рассматриваются два кардинальных этапа: поздний палеозой-ранний мезозой и поздняя юра-ранний мел. Установлена синхронность тектонических событий на арктических окраинах Северо-Востока Азии, Северной Аляски и в структурах Амеразийского бассейна, свидетельствующая о существовании причинно-следственных связей процессов сжатия (покровно-складчатые структуры) и растяжения (рифтогенез и спрединг в Канадском бассейне). Предложены тектонические модели формирования покровно-складчатых структур Чукотки и Северной Аляски и определены черты их сходства и различий. Выполнены палеотектонические реконструкции для 160 и 120 млн лет. Сделан критический обзор представлений о формировании структур Амеразийского бассейна и предложена субдукционно-конвективная геодинамическая модель, основанная на анализе сейсмотомографического просвечивания мантии и данных региональной геологии и тектоники. Ранее эта модель была применена для описания на качественном уровне меловой и кайнозойской эволюции литосферы Арктики. Модель основана на представлении о существовании двухъярусной системы субдукции: горизонтально протяженной конвективной ячейки в верхней мантии, сопряженной с конвейерным механизмом субдукции Тихоокеанской литосферы. В результате возникает встречная вергентность «внешней» Тихоокеанской зоны субдукции и «внутренней» зоны субдукции, расположенной внутри океанических бассейнов Южно-Анюйского и Ангаючам, что обеспечивает их закрытие и последующие коллизионные процессы. Под действием возвратного верхнемантийного потока возникают рассеянные деформации Амеразийской литосферы, обусловленные вязким сцеплением с подлитосферными течениями, что является причиной разнообразия структур Амеразийского бассейна и Канадской котловины в частности. Кроме того, разработанная геодинамическая модель дополнена тектоно-магматическим механизмом погружения коры и образования осадочных бассейнов.

В работе рассматривается формирование постколлизионных гранитоидов Карского орогена на Северном Таймыре в условиях повышенного теплового потока вследствие распада орогена до проявления Сибирского плюма (280-250 млн л. н.) на основе применения трехмерного численного моделирования. Начальная геометрия модельной области, граничные условия и физические свойства для коры и мантии подобраны близкими к строению земной коры зоны сочленения Карского, Центрально-Таймырского и Сибирского блоков. Показано, что в гранито-гнейсовом-андезибазальтовом среднем слое коры формируются обширные очаги плавления, а в основании коры устанавливается 1-2-километровая зона плавления гранулитового слоя коры при возможном участии мантийного компонента. Высота подъема магмы и формирование групп пространственно сближенных гранитоидных массивов определяется величиной повышенного мантийного теплового потока и реологией вещества плавящегося протолита. Охарактеризованы условия внедрения магмы и формирования массивов диаметром 10-20 км на глубине до 5-8 км в неметаморфизованных породах. На основе 3D-моделирования установлен механизм периодических (импульсных) интрузий магмы на постколлизионной стадии на протяжении 30-40 млн лет. Предложенный механизм формирования массивов позволяет воспроизвести их форму и периодичность магматизма, сопоставимую с реальным геологическим положением и возрастом постколлизионных гранитоидов Карского орогена. Проведено сравнение результатов моделирования в двух- и трехмерной постановке при полностью идентичных параметрах модели и физических свойств веществ. Установлено, что 3D-моделирование является более реалистичным и корректным способом описания соответствующих магматических процессов относительно 2D-постановки.

По результатам спектрального анализа аномального магнитного поля рассчитаны глубины кровли и подошвы магнитоактивного слоя Амурской плиты и прилегающих территорий. Определены причины вариаций глубины подошвы магнитоактивного слоя (CPD) от 14 до 38 км (среднее 24 км). Максимальные глубины CPD наблюдаются в пределах осадочных бассейнов (Эрлянь, Сунляо, Среднеамурский) на юго-западе и в центральной части плиты. Области минимальных глубин в континентальной части находятся на северо-западе в пределах гигантских гранитоидных батолитов (Ангаро-Витимский, Хэнтэйский) и на северо-востоке в пределах Буреинской провинции. Третья область минимальных значений CPD находится в пределах акватории Японского моря. Относительно высокое стояние СРD в акватории Японского моря связано с процессами рифтогенеза в задуговом бассейне, начавшегося в конце олигоцена, генерацией флюидов и магматических камер над Тихоокеанским слэбом, погружающимся под Амурскую плиту. Две области высокого стояния CPD в континентальной части плиты связаны с наличием двух тепловых аномалий. Северо-западная объясняется наличием тепловой коровой аномалии, обязанной процессу радиоактивной теплогенерации гранитоидами гигантских Ангаро-Витимского, Хангайского и Хэнтэйского батолитов, северо-восточная Буреинская - наличию здесь аномальной по температуре мантии. Сопоставление вновь построенной карты CPD с границами Амурской плиты, определенными ранее в основном по сейсмическим данным, показывает, что поверхностные границы плиты совпадают в основном с зонами наибольших градиентов CPD. Все они связаны с областями повышенной генерации сейсмической энергии, за исключением одного небольшого участка на южной границе Амурской плиты в месте ее сочленения с плитой Янцзы. В интерпретации авторов этой статьи границы плиты - это не просто линии на поверхности, а достаточно широкие зоны - от десятков до первых сотен километров, которые опоясывают плиту.

Представлен анализ современных палеомагнитных данных по крупным изверженным провинциям и потенциально связанным с плюмами палеорифтовым структурам Сибири и высокоширотной Арктики. Обсуждается взаимная связь плюмового магматизма с изменением таких характеристик геомагнитного поля, как частота инверсий и его абсолютная величина за последние 600 млн лет. Показана периодичность в 70-100 млн лет. Периодам активизации плюмов предшествует рост частоты инверсий, который сопровождается падением напряженности геомагнитного поля. Предложена гипотеза, объясняющая этот эффект режимом тепловой конвекции во внешнем ядре, а плюмы рассматриваются как регулятор состояния гидромагнитного динамо. При «перегреве» ядра повышалась турбулентность конвективных течений, соответственно, росло количество инверсий, при которых величина главной составляющей геомагнитного поля - аксиальный диполь - сначала падает до нуля и возвращается к высоким значениям только после полного обращения полюсов. Сокращение времени релаксации в эпоху частых инверсий ведет к длительному понижению абсолютной величины земного магнитного поля. Возникающие в этот момент плюмы способны отвести избыток тепла и стабилизировать режим работы геодинамо вплоть до почти полного прекращения инверсий. С периодами ультрачастых инверсий мы связываем вендский и девонский геомагнитный феномен. В это время, в период длительно низкой величины аксиального диполя, конфигурация магнитного поля Земли определялась его незональными гармониками низких порядков, а также мировыми магнитными аномалиями. Качественное сходство наблюдаемых палеополюсов с центрами нижнемантийных гравитационных и магнитных аномалий позволяет предположить их стационарное положение и создает предпосылки для обоснования новой системы отсчета для палеотектонических реконструкций в абсолютных координатах. Выполненные с ее использованием построения согласуются с гипотезой фиксированных горячих точек. Сибирский континент от терминального докембрия до мезозоя включительно находился в области влияния Африканского горячего поля мантии, смещаясь в северном направлении вдоль меридиана 0° от координат Тристан-да-Кунья до Исландии.

Свидетельства участия в процессах образования алмазов из россыпей северо-востока Сибирского кратона расплавов сиcтемы Fe-C-O, наряду с полученными нами ранее данными о включениях карбидов железа, а также литературными источниками, дали возможность рассмотреть процессы образования алмазов в зонах субдукции с новых позиций. Включения в алмазах карбидов и оксидов железа, присутствие в полифазных включениях муассанита и карбонатов свидетельствуют о гетерогенности среды алмазообразования. Экстремальные вариации фугитивности кислорода при процессах образования алмазов могут быть обусловлены генерацией водорода и углеводородов при взаимодействии карбонатизированных пород субдуцирующей океанической литосферной плиты с водными флюидами. Отделившиеся углеводородные флюиды могут создавать локальные участки ультравосстановленной мантии, где в условиях отсутствия равновесия с окружающими породами может образовываться карбид кремния. Особенностью исследованных алмазов является то, что они были подвержены хрупким деформациям, после чего происходило залечивание трещин, сопровождавшееся образованием полифазных включений карбидов и оксидов железа, которые мы интерпретируем как включения расплавов. Хрупкие деформации алмазов в условиях низов литосферы объясняются высокими скоростями деформации, которые могут быть реализованы в гипоцентрах глубокофокусных землетрясений в субдуцирующей литосферной плите при процессах дегидратации или образования карбонатитовых расплавов.

Приведена характеристика небольших тел реститовых ультрамафитов, представленных дунитами и гарцбургитами, в существенно гнейсовой толще Ольхонского композитного террейна Западного Прибайкалья. Оценки РТ- условий метаморфизма ультрамафитов в целом соответствуют параметрам метаморфизма вмещающих гнейсов и амфиболитов. Среди реститов обнаружены своеобразные глиноземистые ультрамафиты, сложенные форстеритом, энстатитом и безхромистой шпинелью, которые, в отличие от реститовых, характеризуются высокими содержаниями Al₂O₃ (до 23 мас. %) при «перидотитовых» концентрациях магния (25-37 мас. % MgO) и кремния (30-42 мас. % SiO₂). Предполагается, что эти породы являются продуктами высокотемпературного (максимальная T = 730-790 °С) метасоматоза дунитов и гарцбургитов. Сопоставление составов реститовых и глиноземистых ультрамафитов показывает, что в метасоматическом процессе участвуют элементы, в том числе считающиеся малоподвижными - Al, Ti, V, Zr, РЗЭ, (привнос) и Mg, Si, Cr, Ni (вынос). При этом отсутствуют возможные магматические источники метасоматизирующих флюидов. По нашим предположениям, источником флюида в условиях высокотемпературного метаморфизма послужили вмещающие кислые гнейсы. Воздействие метасоматизирующих флюидов на алюмосиликатные породы, встречающиеся в виде небольших фрагментов в реститовых ультрамафитах, приводили к еще более значительному обогащению их глиноземом (до 50 мас. % Al₂O₃) и появлению специфических минеральных ассоциаций с корундом и сапфирином.

На примере эксперимента со свинцовой оболочкой апробирован метод исследования квазиизоэнтропической сжимаемости конденсированных веществ, основанный на применении многокадровой рентгенографии и взрывных сферических нагружающих устройств с газовой симметризацией. На момент максимального сжатия достигнута средняя плотность оболочки свинца ≈52.3 г/см³, степень сжатия при этом ≈4.6. Полное давление в свинце в момент максимального сжатия ≈3.2 ТПа, при этом холодная составляющая равна ≈94 %, а тепловая --- ≈6 %. Значения давлений получены из одномерного численного расчета, с высокой точностью описывающего динамику сжатия свинцовой оболочки, с использованием УРС РОСА-МИ для свинца.

Для полусферических кумулятивных облицовок дегрессивной (уменьшающейся от вершины к основанию) толщины наблюдается увеличение скорости головной части формирующейся кумулятивной струи при увеличении разницы толщин в вершине и у основания облицовки, что обеспечивается тем, что процесс ее взрывного обжатия становится более близким к сферически-симметричному. На основе численного решения модельной задачи об инерционном центрально-симметричном схлопывании оболочки в форме сферического сегмента с моделью материала, не сопротивляющегося всестороннему растяжению, показано, что предельная скорость не претерпевающих объемного разрушения кумулятивных струй из полусферических облицовок дегрессивной толщины должна быть выше в сравнении со струями из конических облицовок --- не менее 12 км/с в случае облицовок из меди. Получение когерентной медной кумулятивной струи со скоростью головной части на указанном уровне зафиксировано при численном моделировании взрыва заряда с облицовкой дегрессивной толщины, имеющей полусферическую наружную поверхность и полусуперэллипсоидальную внутреннюю с показателем степени 2.05 в уравнении полусуперэллипсоида.