Главная – Журналы – Геология и геофизика 2003 номер 9

Магматические сульфидные включения были выявлены в ранних минералах лампроитов трех проявлений: в оливине-1 оливинового гиалолампроита Смоки Бьютт (Монтана, США), в оливине-1 оливинового орендита Лейцит Хиллс (Вайоминг, США), в ортопироксене и флогопите фортунита Ю-В Испании. Сульфидные глобули обычно ассоциируют с флюидными и расплавными включениями в минерале-хозяине. Иногда сульфидные обособления присутствуют в расплавных включениях. Сульфидные включения представлены следующими ассоциациями: пентландит + халькопирит, моносульфидный твердый раствор (Mss) + халькопирит, виоларит - в лампроитах Смоки Бьютт, Mss + пентландит и Mss + халькопирит - в орендитах Лейцит Хиллс, пентландит + хизлевудит, пентландит + пирротин и пентландит + годлевскит - в фортунитах Ю-В Испании. Пентландит имеет широкие вариации по соотношению Ni/(Ni + Fe) от 0,44 до 0,71 ат.%. Mss Смоки Бьютт характеризуется самыми высокими концентрациями Ni (до 58,2 мас.%) и близок к идеальному (Ni,Fe)S (Me/S - 0,98-1,00 ат.%), а Mss Лейцит Хиллс содержит до 27,5 мас.% Ni и имеет состав промежуточный между гексагональным (Fe,Ni)₉S₁₀ (Me/S - 0,9) и моноклинным (Fe,Ni)₇S₈ (Me/S - 0,875) пирротинами. Халькопирит близок к идеальному составу типа CuFeS₂. Состав пирротина варьирует от FeS до (Fe,Ni)₉S₁₀. В энстатите фортунитов были обнаружены высоконикелевые минералы, которые по химическому составу были идентифицированы как хизлевудитовый твердый раствор (Ni - 51,1-62,4, Fe - 8,5-17,6, S - 28,7-30,9 мас.%) и годлевскит и(или) годлевскитовый твердый раствор (Ni - 57,3-62,9, Fe - 4,4-10,3, S - 32,1-32,6 мас.%). Вероятный состав исходного сульфидного расплава (ISM), рассчитанный для глобулей, варьирует для разных проявлений лампроитов. В лампроитах Смоки Бьютт он недосыщен серой и близок по составу к пентландиту (Me/S - 1,10) с примерно равным отношением Ni/(Ni + Fe) = 0,51-0,53, содержит до 33,3 мас.% Ni и до 5,3 мас.% Cu. ISM в фортунитах также обеднен серой (Me/S - 1,11-1,21), но имеет широкие вариации по Ni (от 27 до 51 мас.%). ISM в орендитах Лейцит Хиллс насыщен серой (Me/S - 0,91), содержит до 23,4 мас.% Ni и до 5,1 мас.% Cu.
Присутствие сульфидных глобулей свидетельствует об отделении незначительного объема сульфидного расплава от силикатной жидкости на ранних стадиях эволюции примитивной лампроитовой магмы при T >> 1000 °C, P >> 1 кбар и f_O2 << NNO. Высоконикелевый состав исходного сульфидного расплава, вероятно, обусловлен высокими концентрациями никеля в исходном мантийном субстрате, из которого образовалась примитивная лампроитовая магма.

Методами Oже- и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии изучены кристаллы стехиометрического пирротина, полученные в гидротермальных условиях в системе Fe-S-CdS-NH₄Cl-H₂O при температуре 450 °C и давлении 1 кбар. Результаты сопоставлены с данными термического атомно-абсорбционного анализа форм нахождения Cd. При росте кристаллов пирротина в гидротермальных условиях в присутствии примеси Cd в зависимости от его концентрации образуются одна или две сорбционные формы элемента, приуроченные к поверхностным тонкопленочным фазовым образованиям. Первая из них представляет собой соединение Cd c кислородом и серой (с возможным участием хлора), а вторая является неавтономной сульфидоподобной фазой, предшествующей образованию элементов собственной макрофазы CdS. Предполагается, что захват микроэлементов в состав поверхностных пленочных фаз может являться универсальным механизмом поглощения несовместимых элементов минералами, особенно при повышенных температурах и давлениях. Показано, что комбинация методов спектроскопии поверхности с термическим атомно-абсорбционным анализом открывает новые возможности для изучения сорбционных форм микроэлементов. Сопряжение этих методов полезно в неоднозначных ситуациях, когда химические сдвиги невелики, а также при исследовании совместимых элементов, для которых изоморфный захват превалирует над сорбционным.

Микроалмазы с дополнительными гранями из кимберлитовой трубки Удачная не имеют морфологических аналогов среди макроалмазов. Причина проявления таких граней на микроалмазах октаэдрического габитуса не определена. Полученные в работе результаты позволили впервые охарактеризовать дефектно-примесный состав и изотопный состав углерода микроалмазов с дополнительными гранями из кимберлитовой тр. Удачная. В микроалмазах с дополнительными гранями преобладающими азотными дефектами являются A и B1. Большинство микрокристаллов также содержат в качестве примеси водород. Характерной особенностью исследованных микроалмазов является низкая концентрация и повышенная степень агрегации азотных дефектов. Полученные значения ¹³C для микроалмазов с дополнительными гранями варьируют от -2,76 до -7,16 ‰. Изотопные данные позволяют сделать заключение, что кристаллизация таких микроалмазов из тр. Удачная проходила из углерода мантийного происхождения.

Впервые приводятся результаты комплексного U-Pb, Ar-Ar и Sm-Nd изотопного исследования субщелочных порфировидных гранитов Таракского массива (Енисейский кряж) - одного из типичных и наиболее крупных протерозойских натрий-калиевых плутонов, широко представленных в юго-западном и южном обрамлении Сибирской платформы. Полученные данные U-Pb изотопного датирования циркона свидетельствуют о формировании субщелочных гранитов 1837 3 млн лет назад. Редкоэлементный состав и Nd изотопные характеристики указывают на образование гранитов из высокодифференцированного - зрелого сиалического источника с возрастом не древнее 2566 млн лет. Исследована возможность выявления Ar-Ar методом в минералах гранитов рубежей последующих тектонотермальных событий, после которых в Ar-Ar начинался отсчет нового времени.

Рассмотрены геолого-геохимические особенности гранитоидных пород (от габбро до лейкогранита), слагающих крупный раннепалеозойский батолит Кузнецкого Алатау. Ранний (прогрессивный) этап батолитообразования обусловлен процессом магматического замещения и парциального плавления метабазитовой коры под влиянием субщелочной глубинной магмы. На этом этапе образовались экзоконтактовые роговики, эндоконтактовые гибридные диориты и монцониты гибридного облика, переходы между которыми особенно наглядно отражаются в характере распределения редкоземельных элементов. Следующий этап (регрессивный) обусловлен дифференциацией монцонитоидного расплава и его кристаллизацией, что проходило на фоне существенного понижения щелочности остаточного расплава и привело к формированию главной фациальной разновидности пород - гранодиорит-тоналитов. Для них характерны повышенные содержания Ba, Sr, B и элементов группы железа, пониженные - K, Li, Rb и Cs, весьма низкие - Be, Sn, W, Nb, Ta по сравнению с палингенными гранитоидами других регионов.
Гранитная магма генерировалась в автономном очаге и не являлась результатом дифференциации гранодиоритового расплава. Образовавшиеся роговообманково-биотитовые граниты по составу приближаются к трондьемитам (Na/K > 1). Небольшой объем остаточного расплава, образовавшийся при фракционирования гранитной магмы, проявился в составе штоков и даек субщелочных лейкогранитов.
Наличие постбатолитовых даек основного и среднего составов, близость их к составу монцонитоидных пород батолита свидетельствует о длительном существовании глубинного магматического (и теплового) источника. Постбатолитовые дайки кварцевых порфиров (онгонитов), характеризуются повышенными, по сравнению с другими породами батолита, содержаниями редких, рудных элементов (Rb, Be, B, Sn, Nb, Ta, F) и более высокими температурами образования, что отражает метамагматичекий (флюидно-магматический) этап и типично для аналогичных гранитов в областях “зрелой” континентальной коры. Полученные данные свидетельствуют о длительности и универсальности процесса гранитообразования в целом. О степени «зрелости» коры свидетельствуют составы образующихся гранитных пород, их геохимическая специфика и занимаемые объемы.

Установлены почти неизмененные порфировые щелочно-ультраосновные калиевые породы центральной части массива Томтор, и с помощью рентгеновского микроанализа впервые исследован состав минералов (флогопит, лейцит, клинопироксен, амфибол, калиевый полевой шпат и др.). Для 16 образцов аналогичных в различной степени карбонатизированных порфировых пород современными аналитическими методами (нейтронная активация, рентгеновская флюорометрия) получены данные о содержании 43 петрогенных, редких и радиоактивных элементов. Определено также содержание СО₂, что позволило оценить содержание СаО в неизмененных породах. С помощью корреляционного анализа установлено, что в процессе карбонатизации в породы привносились Ca, Nb, REE, Sr, Ba и выносились Si, Ti, Mg, Na, они превращались в породы, близкие по составу к камафугитам. Полученные структурные данные (кольцевые разломы, горизонтальные разделы, ориентировка вкрапленников и др.) позволяют предполагать, что щелочно-ультраосновные калиевые породы являются вулканитами и залегают в кальдере проседания диаметром 6-10 км. На основе классификационных диаграмм А. Холмса, Фолей и др. и Ла-Роша показано, что доминирующие порфировые породы являются лампроитами. Массив включает уникальное россыпное месторождение «нижний рудный горизонт» и месторождение «нижний рудный горизонт». Последнее сложено главным образом вулканической серией, интрудированной и метасоматически замещенной карбонатитами и обогащенной Nb и REE в результате гидротермальных процессов. Предполагается, что идикатором принадлежности некоторых порфировых пород даек и трубок взрыва Томторского массива к камафугитам является их ларнит-нормативный состав.

Структурно-кинематический анализ Байкало-Патомского складчатого пояса (складчатой дуги) показывает, что сам пояс и его внутренняя структура образовались при однонаправленном субмеридиональном сжатии. Верификация двух альтернативных моделей - давление с юга и давление с севера - позволяет утверждать, что установленное поле напряжений и наблюдаемый характер деформаций, прошедших под его влиянием, возникли при смещении к югу (в современных координатах) Сибирской платформы.

Термальное состояние литосферы характеризуется величинами регионального теплового потока, полученными по фактическим геотермическим данным, и прогнозными температурами до глубины 50 км. Максимальный разогрев глубинных недр с тепловым потоком более 70-90 мВт/м² и температурой на подошве коры 1100-1200 °C происходит в районах повышенной геотермальной активности - под впадиной оз.Хубсугул (кайнозойский рифт) и в Ононском грабене (мезозойский рифт). В районах умеренной геотермальной активности в центральной части Монголии тепловой поток изменяется в интервале 50-60 мВт/м² и температуры на поверхности Мохо не превышают 600-700 °C. В Южной Монголии, в районах слабой геотермальной активности, региональный тепловой поток низкий (менее 40-50 мВт/м²) и температура на подошве коры менее 500 °C. Судя по содержанию изотопов гелия в газовом составе подземных флюидов, в рифтовых впадинах, в зонах глубинных термоактивных разломов и кайнозойского вулканизма, преобладает мантийная составляющая теплового потока, на остальной территории - коровая (радиогенная) компонента. Эволюция термального состояния литосферы повлияла на ее структурные и вещественные перестройки, особенно в ее верхней части. Результаты исследований могут служить исходным материалом для построения геотермических моделей Монгольского региона Юго-Восточной Азии.

Разработаны приближенные алгоритмы моделирования применительно к задачам индукционного каротажа в осесимметрических моделях сред, основанные на представлении электромагнитного поля в виде обобщенного ряда Неймана. Для прямых задач высокочастотных электромагнитных зондирований рассмотрены приближения различной точности, использующие в качестве фоновой однородную или слоисто-однородную модели. Сравнительный анализ результатов численного моделирования показывает, что точность линейного приближения зависит от фоновой модели, размеров неоднородностей и относительного контраста областей возмущений электропроводности в среде. Эффективным приемом улучшения точности является адекватный выбор и коррекция фоновой модели, описывающей наиболее существенную часть поля. При этом аномальная часть поля удовлетворительно описывается линейным возмущением. Создана процедура корректного выбора фоновой среды, основанная на учете пространственного распределения электромагнитного поля в сложно построенной среде.

Анализ физических механизмов деформирования горных пород и их влияния на модуль упругости показал, что при напряжениях и деформациях, не превышающих предела пропорциональности, основная роль принадлежит вязкоупругости и микропластичности. Вклад этих механизмов меняется в зависимости от амплитуды (уровня механической энергии) и частоты колебаний (скорости деформирования). Различие модулей обусловлено неадекватностью соотношений напряжение-деформация, получаемых в квазистатическом и динамическом режимах, при которых вклад неупругости для этих воздействий различается за счет скорости и величины деформации. Корректное сравнение статических и динамических модулей возможно при соблюдении равенства амплитудно-частотных параметров и физического состояния твердого тела.