Главная – Журналы – Геология и геофизика 2001 номер 8

Приведены новые данные U-Pb изотопного датирования цирконов из интрузивных образований Кузнецкого Алатау, Горного Алтая, Рудного Алтая и Калбы, а также обобщены ранее опубликованные результаты проводившихся здесь геохронологических исследований (U-Pb и Rb-Sr методы). Сопоставление радиологических возрастов с геологическими данными позволило детализировать событийную шкалу интрузиного магматизма и выделить семь основных рубежей, отвечающих последовательной смене геодинамических обстановок: V–C₁ – аккреционно-субдукционная, связанная с эволюцией окраинноморско- островодужных систем Палеоазиатского океана; C₂–O₁ – аккреционно-коллизионная; D₁–D₃¹ и D₃²-C₁t - аккреционно-субдукционные обстановки, связанные с эволюцией активной континентальной окраины андского типа; C₁v–C₃ - аккреционно-коллизионная, связанная с косой коллизией Джунгарской микроплиты с Сибирским континентом и закрытием Обь-Зайсанского палеоокеанического бассейна; P₁–T₁ – постколлизионная, реализовавшаяся в сдвигово-раздвиговом режиме; T₃–J₁ – внутриплитный магматизм.

U-Pb методом по циркону определен возраст (568,1 4,0 млн лет) плагиогранитов офиолитового комплекса хр. Хан-Тайшири Западной Монголии. Комплекс является одним из немногих фрагментов древних структур Центральной Азии, где в крупных тектонических пластинах, слагающих хребет, между всеми членами офиолитовой ассоциации (за исключением гипербазитов) - пироксенитами и габброидами расслоенной серии, базитовыми породами дайкового комплекса, долеритовыми силлами, пиллоу-лавами основного состава и глубоководными глинисто-кремнистыми осадками сохранились нормальные соотношения.
Установление поздневендского возраста Хан-Тайширского офиолитового комплекса однозначно указывает на наличие в Центрально-Азиатском складчатом поясе образований самостоятельной вендской островодужной системы, модель которой была впервые разработана Л. П. Зоненшайном и О. Томуртогоо на геологических объектах Западной Монголии от р. Дзабхан до северных склонов хр. Монгольский Алтай (Дзабханская, Гоби-Алтайская, Хан-Тайширская, Наранская, Уланшандинская и Хуройская подзоны). В состав этой системы, по всей вероятности, входили дарибские офиолиты Западной Монголии, агардакские и шишхидские офиолиты Юго-Восточной Тувы, Джидинский и Приольхонский фрагменты островодужной системы, пояс надсубдукционных расслоенных массивов (Исполинский, Аномальный и Заоблочный) Северного Прибайкалья и восточного обрамления Муйской глыбы; Наранский, Восточно-Сангиленский, Южно-Хамардабанский, Приольхонский и Бодайбинский фрагменты окраинно-морского осадочного бассейна; Дзабханская, Прихубсугульско-Боксонская, Западно-Прибайкальская и Байкало-Патомская области шельфа, а океанскую литосферу представляли баянхонгорские офиолиты.

В результате исследования расплавных включений в кварцевых вкрапленниках из кварцевых порфиров выяснены особенности составов кислых магм Салаирского рудного поля. Показано, что в процессах формирования вмещающих барит-полиметаллические месторождения магматических комплексов активное участие принимали низкощелочные риодацитовые расплавы, принадлежащие к толеитовым сериям. Высокие температуры кислых расплавов (1050-1165 ^oC) свидетельствуют об их связи с базальтовыми магматическими системами. Выяснено, что риодацитовые расплавы Салаира близки по геохимическим характеристикам кислым магмам колчеданных месторождений Тувы и Южного Урала. На основании сравнительного анализа валового химического состава кварцевых порфиров и расплавных включений, заключенных в фенокристах кварца, установлены существенные метаморфические преобразования низкощелочных риолитов и риодацитов толеитовой серии в высокощелочные "андезитодациты", обогащенные Na и Mg и обедненные Ca. При этом SiO₂, TiO₂ и Al₂O₃ играют роль "инертных компонентов". Петрохимический анализ пород и расплавных включений свидетельствует о том, что часть магматических комплексов Салаирского рудного поля, возможно, формировалась в условиях развивающегося задугового бассейна.

Диапазоны температур –lg P(O₂) равновесия, для пар сосуществующих титаномагнетита и ильменита в высококалиевых базальтах и ассоциирующих субщелочных базитовых породах Маймеча-Котуйской провинции оценены по усовершенствованному ильменит-магнетитовому геотермометру и составляют соответственно 700-1180 ^oC и 10-20. Наиболее высокие их значения, приближающиеся к магматическим, определены для оливинового толеитового базальта (t=1000-1320 ^oC, –lgP(O₂) = 8,2–12,6). Для калиевых базальтов и субщелочных базальтов они отвечают по этим параметрам условиям от магматических до постмагматических, причем последние явно преобладают. В постмагматических флюидах, возможно большую роль играло усиление активности щелочей, и как следствие – активности O₂ в процессе эволюции составов сосуществующих рассматриваемых здесь рудных минеральных фаз.

Предпринято изучение неоднородных по режиму давления высокоглиноземистых метапелитов андалузит-силлиманитовой и кианит-силлиманитовой фациальных серий для выяснения Р-Т эволюции метаморфизма в связи с надвиговой тектоникой. В результате детальных исследований с применением геотермобарометрии и анализа минеральных равновесий с использованием программы THERMOCALC получены оценки Р-Т условий и построены Р-Т тренды эволюции для метапелитов умеренных и повышенных давлений. На основании полученной информации по изменению Р-Т условий метаморфизма был cделан вывод, что замещение андалузита кианитом и другие минеральные преобразования происходили в результате повышения давления при низком геотермическом градиенте в рамках построенной модели тектонического утолщения коры в зоне Панимбинского надвига. Отсутствие заметного увеличения температуры при надвиге объяснено особенностями поведения стационарных геотерм для различных типов пород с отличающимися теплофизическими и теплогенерирующими свойствами.

Детальное петролого-геохимическое исследование серии основных и ультраосновных пород Бирюсинского блока показало, что различные минералогические типы ультрабазитов и базитов образовались в результате метаморфизма слабодифференцированной серии пород лерцолит-оливиновый вебстерит и толеитовых базальтов. Температурные оценки образования магматических пироксенов ультраосновных пород отвечают 1100 – 1200 ^oC, дальнейший высокобарический метаморфизм при температурах 800 – 900 ^oC и давлениях 16-20 кбар привел к образованию гранатовых парагенезисов в наиболее железистых производных ультраосновной магмы и основных породах.

Конвекция в верхней мантии исследована в приближении Буссинеска с учетом четырех твердотельных фазовых переходов выше "перовскитового" перехода на глубине 670-700 км (Herzberg, 1995) для систем двух типов: 1) без базальтовой земной коры (некоторые медленно спрединговые хребты); 2) с базальтовой земной корой мощностью от 7 до 20 км. Численные расчеты проведены на основе метода контрольного объема для двумерной области 700 на 2500-5000 км. Развитие плавления и его масштабы оценивались на основе параметризации безводного лерцолита по McKenzie (1984) и Niu, Batiza (1991). плавление мантийных пород происходит в системах с начальными температурами, превышающими 500 ^oC на глубине 100 км, 800 ^oC на глубине 300 км и 1700 ^oC на границе верхней и нижней мантий. При температуре на нижней границе ниже 2000 ^oC плавление возникает на глубинах 24-290 км со степенями плавления ~0,05-0,8 через 12<-50 млн лет после начала конвекции и существует ~20-70 млн лет. При температуре выше 2000 ^oC магматическая система проходит две стадии развития: нестационарную, со степенью плавления ~0,5-0,6 на глубинах ~30-290 км, и квази стационарную, со степенью плавления 0,06-0,4 на глубинах ~ 60-100 км. Горизонтальная протяженность областей плавления составляет от 150 до 1000 км. В области плавления формируется периодическая структура и происходит существенное смещение максимума степени плавления к верхней границе верхней мантии. Скорость движения мантийного вещества у верхней границы достигает ~14-25 см/год перед началом плавления, уменьшаясь в дальнейшем до 3-9 см/год ко времени наибольшего развития магматической системы и до 1,5-2 см/год к моменту ее вырождения. Линейной связи между степенью плавления и скоростью движения земной коры над восходящими потоками не наблюдается. Тепловой поток у поверхности земной коры достигает ~60-145 мВт/м² при максимальном плавлении и снижается до ~40-60 мВт/м² при вырождении магматической системы

Термодинамика процесса экстракции примесных компонентов в магматических расплавах рассматривается в присутствии поверхностно-активных веществ (ПАВ). Строится теория гидродинамического переноса примесных компонентов в поле ПАВ. Показано, что в присутствии ПАВ примесные компоненты движутся в зоны повышенной их концентрации. Получены уравнения, описывающие самосогласованное движение частиц и диффузию ПАВ. Строится геохимическая схема экстракции примесных компонентов в магматических расплавах. Высказывается предположение о неустойчивости динамики экстракции и как следствие резкое сокращение характерных диффузионных времен экстракции.

Разрывная структура зоны Ангарского разлома, протягивающаяся по наиболее густонаселенным регионам Сибири из Байкальского рифта в глубь платформы, исследовалась на базе геолого-структурных данных. Сеть из 243 станций массового замера трещин и разломов послужила основой для составления схемы разломно-блоковой структуры окрестностей Иркутского водохранилища и собственно г. Иркутска. Тектонофизический анализ позволил установить, что дизъюнктив на поверхности выражен широкой зоной, в которой породы платформенного чехла разбиты на плитообразные блоки 3-, 4- и 5-угольной формы, ограниченные разрывными нарушениями. Формирование приповерхностной структуры происходило в течение трех главных этапов разнотипных движений в зоне Ангарского разлома, которые являлись отражением деструктивных процессов, происходивших в смежных с платформой сегментах Саяно-Байкальского подвижного пояса. Последний этап активизации дизъюнктива проявлен не только в виде интенсивных перемещений в границах рифта, но и смещениями по отдельным составляющим его зону разрывам на платформенной территории (район Иркутска), что является веским основанием для проведения работ по переоценке существующих нормативов на строительство зданий и сооружений в Приангарье.

Рассматривается влияние вибраций (штормовых микросейсм) оз. Байкал на сейсмичность береговой зоны акватории. Сравнивается число землетрясений, проявившихся в зимнее ("тихое") время, когда ледяной панцирь сковывает акваторию, а волны (вибрации) отсутствуют, и в период максимальных штормов. Анализ наблюдений за 10 лет показывает, что число землетрясений для различных энергетических классов (6 K 13), произошедших в "тихое" время, в 1,5-2 раза выше, чем при штормах. Таким образом, штормовые вибрации влияют на проявление сейсмичности в береговой зоне. Дается спектральный состав действующих колебаний, их затухание, мощность и радиус действия.

Решение прямой задачи становления поля в коаксиально-цилиндрических средах (многоколонные конструкции в скважине) основано на спектральном подходе с использованием интеграла Фурье. Обратная задача решается вариационным способом.
Приведены результаты математического моделирования измерений становления магнитного поля, показана возможность интерпретации реального скважинного материала на основе решения прямой и обратной задач.

В статье исследуется природа беспотенциальной части естественного электромагнитного поля Земли, дается объяснение ряду противоречивых результатов теории этого поля.

Многочисленные попытки совершенствования классификации запасов и ресурсов нефти и газа, предпринятые за последние 40 лет, осуществляются без учета результатов теории классифицирования. Это обстоятельство не имеет обоснований и порождает ряд тяжелых последствий. Предпринята попытка вскрыть некоторые из этих последствий и сформулировать предложения для совместных исследований геологов и математиков по базовым вопросам теории геологии нефти и газа.