Главная – Журналы – Геология и геофизика 2001 номер 6

В статье представлены структура и особенности программного обеспечения банка данных REETHERM, а также характер хранящейся в нем термодинамической информации. Целью создания банка является обеспечение исходными данными термодинамических расчетов, моделирующих геохимические процессы фракционирования редкоземельных элементов (РЗЭ) с участием высокотемпературных флюидов. В его структуру входят следующие программно-связанные базы данных: BASE1 (уравнений реакций комплексообразования РЗЭ); BASE2 (параметров уравнения Хелгесона-Киркхэма-Флауэрса (HKF), положенного в основу алгоритма расчета термодинамических характеристик растворенных форм РЗЭ); BASE3 (библиография использованных литературных данных). Программное обеспечение на языке Delphi Client/Server и представление информации в файлах формата dBase обеспечивает возможность работы с информационными сетями, включая выполнение операций по экспорту и импорту данных. Термодинамическую основу банка REETHERM составляют параметры уравнения HKF для основных геохимически важных типов неорганических комплексов РЗЭ в совокупности с аналогичными данными для комплексообразующих лигандов и фоновых компонентов природных флюидов из публикаций. В статье представлены таблицы и рисунки, характеризующие влияние температуры на устойчивость трех гидроксильных, а также монолигандных карбонатных и бикарбонатных комплексов РЗЭ в интервале температур 25-350 ^oC. На примере карбонатных комплексов показаны также возможности банка по коррекции констант устойчивости в связи с изменением диэлектрической проницаемости флюида в случае присутствия в нем значительных концентраций СО₂ и других неполярных газов.

Проведена оценка геохимического спектра редких элементов ураноносных аллювиальных отложений Малиновской палеодолины Чулымо-Енисейской впадины. Содержания элементов определены инструментальным нейтронно-активационным, эмиссионным спектральным, рентгеноспектральным, рентгенофлюоресцентным анализами. Диагностика минералов выполнена рентгеноструктурным, люминесцентным методами и лазерным микроанализом.
По величине кларка концентрации элементы образуют ряд Se (3600), U (250), W (185), As (47), Mo (13), V (6,3), Hf (2,1), Ge (1,8), Y (1,3), Sc (1,2), Zr (1,2), TR (0,9), Th (0,4). Крайне неоднородным распределением (V>70 %) характеризуются U, Mo, Se, V, Hf, W, As, Y. Геохимические особенности рудоносной зоны определяются сочетанием трёх типов повышенных концентраций элементов: первичный кластогенный (W, Ge); первичный сорбционно-биогенный (U, Se, Mo, V, As); вторичный переотложенный инфильтрогенный (элементы первых двух типов, а также Hf, Sc, TR). Источником россыпных концентраций W явились коренные месторождения Алтае-Саянской области. Высокое содержание Ge связано с обломками германиеносных углей.

Изучение содержаний и распределения золота и серебра, а также состава их минеральных парагенезисов в месторождениях барит-полиметаллического и колчеданно-полиметаллического минеральных типов северо-западной части Рудного Алтая позволяют сделать вывод, что образование рудных концентраций этих элементов происходило в рамках единого процесса формирования месторождений колчеданно-полиметаллической рудной формации в связи с проявлением средне-, верхнедевонского базальт-риолитового вулканизма.
Уровни концентраций золота и серебра в различных минеральных типах месторождений и характер распределения их в отдельных рудных телах крайне неравномерны. Для месторождений барит-полиметаллического минерального типа характерны наиболее высокие концентрации золота и серебра и многообразие минеральных форм их проявления. Общий уровень содержания золота в этих месторождениях колеблется в пределах 4,3-6,3 г/т, а серебра 43-82,8 г/т. Золото характеризуется неустойчивым составом с существенными примесями Ag (до 72 %) и Hg (до 27 %). Особенностью этих месторождений является многостадийное развитие процессов рудообразования и проявление нескольких генераций золото-серебряных минералов. Наиболее продуктивными являются поздние стадии, с которыми связано формирование баритовых и барит-полиметаллических руд и жильных существенно медных руд золото-борнит-халькопирит-пиритовой ассоциации.
Месторождения колчеданно-полиметаллического минерального типа характеризуются относительно невысокими содержаниями золота (0,25-1,05 г/т) и серебра (12-62,7 г/т). Золото-серебряные минералы представлены, как правило одной генерацией, соответствующей основной стадии формирования колчеданно-полиметаллических руд и характеризуется повышенной пробностью (Au – от 74,75 до 89,61 %, Ag – от 25,58 до 8,32 %).
Отмечается приуроченность месторождений наиболее продуктивного барит-полиметаллического минерального типа к низам разреза девонской вулканогенно-осадочной серии. На этом же уровне локализуются и колчеданно-полиметаллические месторождения с повышенными содержаниями золота. Это особенно характерно для месторождений Змеиногорского рудного района.

Распределение редкоземельных элементов (РЗЭ) в плагиоклазах (Пл), в отличие от многих других их свойств, еще мало изучено. Первые сведения по этой проблеме появились около 30 лет тому назад, и за это время в разных изданиях опубликовано около 300 анализов Пл на редкие земли. В работе предпринята попытка обобщить эти материалы, собрав их в единую базу данных и обратив внимание на самые существенные особенности геохимии лантаноидов в этом минерале. Среди проанализированных на РЗЭ плагиоклазов представлены образцы широкого круга петрографических разновидностей пород – от метеоритов и лунных мафитов до мафит-ультрамафитовых пород из офиолитовых и других комплексов, а также из базальтов, дацитов, риолитов и некоторых метаморфитов. Суммарное содержание РЗЭ в плагиоклазах варьирует от первых до нескольких десятков грамм на тонну, причем преобладают среди них легкие элементы, а также Eu при резко подчиненной роли тяжелых лантаноидов. Концентрация РЗЭ в минерале зависит от его общего состава и типа слагаемых им пород. Наиболее истощены лантаноидами образцы Пл из пород офиолитовых комплексов и некоторых метеоритов, наиболее обогащены ими Пл из кислых и средних эффузивов, некоторых лунных и земных габброидов, а также из метаморфических пород. Спектры распределения хондрит-нормированных концентраций РЗЭ в Пл всегда имеют отрицательный наклон, а отражающие его значения параметра (La/Yb)n изменяются в широких пределах (5-200). На спектрах всегда присутствует максимум для Eu, интенсивность которого, выраженная в значениях параметра Eu*=2Eu_n/(Sm+Gd)_n, изменяется в пределах 6-145. Повышенные значения Eu* характерны для минерала из пород, образовавшихся при восстановительных условиях, например, из метеоритов. Коэффициенты распределения РЗЭ в системе плагиоклаз-клинопироксен отражают характер фракционирования лантаноидов в процессе совместной кристаллизации минералов. Значения коэффициентов распределения РЗЭ в системе плагиоклаз-расплав обычно уменьшаются от La к Lu (исключая Eu) и от кислых пород к магнезиальным. Используя эти коэффициенты, с определенной долей вероятности можно рассчитать РЗЭ-составы модельных магматических расплавов. Низкий уровень изменчивости значений коэффициентов междуфазового распределения РЗЭ, рассчитанный по образцам Пл из одного объекта, можно использовать в качестве критерия равновесности системы. Механизмы и формы вхождения РЗЭ в структуру плагиоклазов изучены недостаточно. В качестве наиболее вероятных предполагаются схемы гетеровалентного изоморфизма ионов Ca₂₊ и РЗЭ₃₊ при возможном участии других сеткообразующих и примесных ионов (Na₁₊, Si₄₊, Al₃₊, Sr₂₊).

Гранитоиды Западного Сангилена в подавляющем большинстве приурочены к высокотемпературным зонам (силлиманит- и гиперстен-калишпатовой) нижнеордовикского гранулитового метаморфизма низких давлений (HT/LP). По степени перемещенности среди гранитоидов выделены и охарактеризованы группы: автохтонные (лейкосома мигматитов), параавтохтонные (небольшие тела площадью до десятков квадратных метров) и аллохтонные (относительно крупные интрузивные массивы). Анализ химизма, геологического положения и возраста выделенных групп позволяет предполагать, что они представляют собой звенья в единой цепи гранитообразующих процессов, совершавшихся в ордовике. Несомненно, что метаморфизм и гранитообразование – продукты одного и того же крупного термального события.
Исследованные гранитоиды по минералогическим и петрохимическим признакам образуют ряд: от параавтохтонных гиперглиноземистых (S-граниты) к аллохтонным слабогиперглиноземистым (хорумнугский комплекс), субглиноземистым (улорский комплекс), субглиноземистым (с переходом к метаглиноземистым) A-гранитам (ухадагский и матутский комплексы). В этом ряду уменьшается индекс глиноземистости пород и увеличивается щелочность. Тем не менее все гранитоиды ряда обладают общими геохимическими чертами: повышенными содержаниями Sr, Ba, пониженными – Rb, U, Th. Эти особенности свойственны и метапелитовым породам, что, наряду со сходством корреляционных связей между оксидами в S- и A-гранитах, пространственной совмещенностью проявлений тех и других, позволяет сделать вывод - все гранитоиды Сангилена возникли при плавлении одного и того же метаосадочного субстрата. При этом для генерации A-гранитов требуется привнос в кору некоторого количества щелочей, ⁸⁶Sr и др. Привнос может быть связан с габбро и диоритами повышенной щелочности, проявления которых имеются в регионе.

Изучена геохимия широкого круга элементов в трахибазальтах, трахиандезитобазальтах, трахириолитах, комендитах, щелочных и субщелочных гранитоидах J₃-K₁ возраста, слагающих бимодальную вулканоплутоническую ассоциацию одной из впадин позднемезозойской Забайкальской рифтогенной системы (ЗБРС). Их детальные петрогеохимические характеристики представлены в удобной для региональных сравнений форме. Показано, что, за вычетом ряда местных особенностей, характеристики изученных трахибазальтов и андезитобазальтов можно считать типоморфными для всех базальтоидов J₃-K₁ этапа развития ЗБРС. С помощью Sr-изотопного метода выявлен процесс ассимиляции трахибазальтовой магмой верхнекорового вещества и произведена его количественная оценка.
Показана комагматичность кислых вулканитов Западно-Усуглинской ассоциации и гранитоидов, относящихся к дотулурскому магматическому комплексу, независимость их вещественного источника от источника базальтоидов и самостоятельность эволюции основной и кислой магм. Вместе с тем геохимическое своеобразие кислых членов ассоциации (высокие концентрации F, K, Rb РЗЭ и других литофильных элементов, которыми обогащены и ассоциирующие базальтоиды) объясняется воздействием на породы (как во время их становления, так и позднее) флюидных эманаций из нижележащего трахибазальтового очага. Анализ установленной неполноты соответствия Sr-изотопных составов кислых пород изохронным моделям подтверждает гипотезу о позднейшем привносе в них Rb.

На основе анализа имеющихся данных бурения, геофизических работ, предшествующих геологических и структурных построений создана схема тектоники фундамента центральной части Западно-Сибирской плиты – Широтного Приобья. На схеме показаны контуры крупных тектонических единиц по их выходам на поверхность фундамента, указаны формационный состав и форма картируемых объектов, в общем виде намечена вертикальная последовательность их залегания и стратиграфический объем. В основу построения легенды и качественного различия объектов разного типа положены их фундаментальные свойства – вещественный состав и геометрия. Такой подход к тектоническому картированию, позволяет демонстрировать современную структуру изучаемых объектов независимо от существующих глобальных концепций, а также создавать комплекты разномасштабных тектонических карт, объединенных общей методикой обособления картируемых тектонических единиц разного ранга.

Окинское плоскогорье располагается между Байкальской рифтовой зоной, большим сводом Восточного Саяна и Главным Саянским разломом. Оно имеет блоковую структуру и представляет собой малое междугорье, поднятое на высоту до 2400 м. И для плоскогорья, и для его обрамления свойственны особые черты молодой геодинамики, включая сейсмический режим и распространение кайнозойских базальтов, изменение простирания рифтовой зоны в ее окраинной Хубсугульской секции. Особенности новейшей структуры Окинского междугорья и его окружения обусловлены его положением на цокольном поднятии горячей линии 100 ° в.д., являющемся морфологическим выражением колонны разуплотненного вещества, соединяющей подлитосферный астенолит с нижней мантией.

Предложено теоретическое описание спада вызванной поляризации (ВП) в ионопроводящих породах, развивающее стационарную модель Фридрихсберга-Сидоровой, основанную на диффузионной природе ВП. Участки стыков зерен песка и межзерновое пространство, заполненное поровым раствором, рассматриваются как сужения и расширения токопроводящих путей, характеризующиеся различными числами переноса. На основе аналитического решения нестационарного уравнения диффузии получено выражение, описывающее временную характеристику ВП для модели, в которой длина широких пор много больше, чем узких. Экспериментальные переходные характеристики, полученные на песках с различным средним размером зерен, согласуются с предложенной теорией.
Теоретически и экспериментально установлено, что для чистого песка постоянная времени спада ВП пропорциональна квадрату среднего размера зерна песка.

В работе в рамках ротационной модели сейсмического процесса исследуется природа взаимосвязи сильных землетрясений с прецессией полюса планеты. Получены следующие результаты. 1) Прецессия полюса планеты вызывается "нулевыми" колебаниями, генерируемыми сейсмотектоническим процессом в пределах верхней части литосферы. 2) Чандлеровская частота "расщепляется" на две f_{ch 1} =0,835 год^-1 и f_{ch 2} =0,860 год^-1, что определяется различием значений нулевых частот для меридионально (тихоокеанского) и широтно (альпийско-гималайского) ориентированных сейсмических поясов. 3) Распределение значений радиусов траекторий движения полюса по их числу имеет регулярную составляющую 0'',05, что в пересчете на энергию нутации по порядку величины равно сейсмотектонической энергии, сбрасываемой в очагах сильнейших землетрясений. Формулируется гипотеза, согласно которой взаимосвязь солнечной активности с сейсмотектоническим процессом обеспечивается взаимодействием годовой компоненты прецессии полюса с чандлеровскими частотами f_ch1 и f_ch2.