Главная – Журналы – Геология и геофизика 2012 номер 1

Рассматриваются вопросы геологии и петрологии древнейших коровых эклогитов, обнаруженных в позднеархейском тоналит-трондьемит-гранодиоритовом (ТТГ) комплексе Беломорского пояса на Кольском полуострове. Показано, что, по всей видимости, эклогитовые тела имеют широкое распространение. Приведены результаты исследований на одном из ключевых объектов - карьере Куру-Ваара, в уступах которого вскрыты несколько десятков блоков различной степени измененных эклогитов, хаотично распределенных в матриксе ТТГ гнейсов. На основе полевых наблюдений выделены два визуально различных типа эклогитов - "южных" крупнозернистых сильно ретроградно измененных и "северных" мелкозернистых хорошей сохранности. В блоках южных эклогитов наблюдаются многочисленные свидетельства разных стадий их частичного плавления с образованием жил и каналов просачивания ТТГ расплавов. В блоках северных эклогитов таких явлений не наблюдалось. Несмотря на заметные минералогические различия, оба типа эклогитов могут быть отнесены к амфиболовым эклогитам. Барометрические оценки параметров их пиковых стадий, основанные на растворимости жадеитового минала в омфаците, показывают минимальные давления ~ 12 кбар для северных эклогитов и ~ 14-14.5 кбар для южных. Температурные оценки дают значения ~ 700 и ~ 750 °С соответственно. Однако присутствие кварцевых ламеллей в матричных Na-клинопироксенах в обоих типах эклогитов и их валовые составы, соответствующие высокомагнезиальным базальтам, свидетельствуют в пользу того, что пиковые условия метаморфизма эклогитов Куру-Ваары могли достигать параметров метаморфизма сверхвысоких давлений. Анализ предполагаемых PT траекторий метаморфической эволюции эклогитов показывает, что весь цикл от начала погружения протолитов до их эксгумации на уровне средней коры мог занимать всего несколько миллионов лет.
Совокупность приведенных данных позволяет предполагать, что образование эклогитов Куру-Ваары было связано с процессами субдукции архейской океанической коры, состав и строение которой должны были сильно отличаться от современной океанической коры.

В пределах Западного Забайкалья выделена и детально изучена Катаевская вулканоплутоническая ассоциация. В нее объединены вулканогенно-осадочные образования катаевской свиты и ассоциирующие с ними граниты, располагающиеся в пределах нижних пластин Бутулийн-Нурского и Заганского комплексов метаморфических ядер. Породы Катаевской ассоциации в различной степени динамометаморфизованы, что связано с тектоническим экспонированием комплексов метаморфических ядер в раннем мелу. Датирование U-Pb методом по циркону риолитов из катаевской свиты показало, что они имеют возраст 226 ± 3 млн лет. Возраст прорывающих образования катаевской свиты гранитов, также определенный U-Pb методом по циркону, составил 223.4 ± 5.0 млн лет. Вулканиты катаевской свиты принадлежат к субщелочной базальт-андезит-дацит-риолитовой серии. Трахибазальты и трахиандезибазальты катаевской свиты имеют геохимические характеристики магматических образований, формирование которых связано с процессами субдукции, в частности, для них типичны хорошо выраженные отрицательные аномалии по Nb и Ti, положительные аномалии по Ba и Sr на мультиэлементных спектрах. Специфика составов вулканитов основного состава указывает на формирование данных пород в результате плавления мантийного источника, образованного за счет смешения деплетированного мантийного и субдукционного компонентов. Трахиандезитам по сравнению с базальтоидами свойственны повышенные содержания Th и U, они могут быть образованы в результате контаминации коровым материалом мантийного источника, близкого по составу базальтоидам катаевской свиты. Вулканиты кислого состава катаевской свиты и прорывающие их граниты обладают практически идентичными геохимическими характеристиками, которые соответствуют гранитам A - и I -типов. Образование этих пород могло происходить за счет плавления умеренно водонасыщенного магматического источника диорит-тоналитового состава при температурах 742-833 °С.
Установлено, что формирование пород Катаевской вулканоплутонической ассоциации Западного Забайкалья и Северной Монголии происходило в позднем триасе одновременно с образованием известково-щелочных гранитоидов Хентей-Даурского батолита и щелочных гранитов и бимодальных вулканических ассоциаций Харитоновской и Цаган-Хуртейской вулканоплутонических ассоциаций. Одновременное образование вулканоплутонических ассоциаций нормальной и повышенной щелочности хорошо согласуется с геодинамической обстановкой активной континентальной окраины андского типа, существовавшей в раннем мезозое на территории современных Западного Забайкалья и Северной Монголии и связанной с субдукцией океанической плиты Монголо-Охотского океана под Сибирский континент.

Представлены результаты палеомагнитных исследований кембрийских вулканогенно-осадочных комплексов Батеневского кряжа, формирование которых соответствует режиму эволюции Кузнецко-Алатауской островной дуги. Определены палеомагнитные полюсы, на их основе построена траектория кажущегося движения полюса (ТКДП). Проведено сопоставление полученных палеомагнитных данных с кембрийскими полюсами других фрагментов Кузнецко-Алатауской островной дуги. В частности, показано соответствие траектории КДП батеневского и кийского (мартайгинского) фрагментов восточного склона Кузнецкого Алатау. Анализ распределения палеомагнитных полюсов указывает на то, что перемещение фрагментов Кузнецко-Алатауской дуги относительно друг друга, как и всей островодужной системы, является результатом крупноамплитудных сдвигов. В течение кембрия она была перемещена от ~ 10° с.ш. к ~ 10° ю.ш. и развернута по часовой стрелке на угол более 50°. Аккреция дуги отражена в палеомагнитной записи совпадением позднекембрийских-раннеордовикских полюсов восточного склона Кузнецкого Алатау между собой и одновозрастными полюсами Сибирского кратона. Совпадение полюсов также подтверждает вывод о том, что современный структурный план Кузнецкого Алатау в общих чертах сформирован уже в раннекаледонское время. Тем не менее фиксируемые различия в положении полюсов западного и восточного склонов Кузнецко-Алатауского орогена свидетельствуют, что сдвиговые перемещения вдоль Кузнецко-Алтайского глубинного разлома как основной дизъюнктивной структуры региона продолжались в герцинское время и, возможно, в мезозое.

В рамках разработки физико-химических моделей происхождения кристаллических горных пород проведены экспериментальные исследования области высокоглиноземистых составов системы CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ при давлениях от 10 до 30 кбар и в интервале температур 1250-1535 °C. В результате установлены фазовые взаимоотношения между An, Sp, Cpx, Cor, Ga и L, определен наклон лучей моновариантных реакций An + Sp = Cpx + Cor + (Ga), L = Cpx + Ga + Cor + Sp, положение нонвариантной точки (An, Sp, Cpx, Cor, Ga, L) и составы фаз, участвующих в этих реакциях.
На основе топологического анализа исследованного участка системы CaO-MgO-Al₂O₃-SiO₂ приведено необходимое и достаточное обоснование положения о том, что реакция "эклогитизации" должна иметь вид: Opx + An + Sp = Cpx + Ga. Прослежена непрерывная серия эвтектических моновариантных равновесий: L = Cpx + Opx + Fo + An, L = Cpx + Opx + An + Sp, L = Cpx + (Ga) + An + Sp и L = Cpx + Cor + (Ga) + An, имеющая фундаментальный характер. Изменение состава расплава в этой серии эвтектических реакций в зависимости от давления должно наследоваться в природных условиях как наиболее вероятный путь эволюции магм. Сопоставление областей составов, в которых реализуется установленная в работе серия эвтектических реакций, с составами пород магматических формаций показывает, что эта эвтектическая серия наиболее близка к породам щелочноземельной серии. В качестве парагенетического признака отмечается, что минералогические составы кумулятов и фенокристов, встречаемых в эффузивных и дайковых разновидностях пород этой серии, соответствуют уникальным наборам субсолидусных ассоциаций фаз и отдельным субсолидусным фазам, кристаллизующихся в этой фундаментальной серии эвтектик.

При серпентинизации и последующем изменении кимберлитов в условиях отсутствия брусита в них накапливается некомпенсированная кремнекислота. Ее количество можно рассчитать, исходя из средних составов породообразующих минералов кимберлитов (оливин, кальцит, флогопит) и химического состава пород. Для 12 кимберлитовых трубок Якутской кимберлитовой провинции в 413 образцах кимберлитов из зон вторичного изменения и неизмененных кимберлитов определены содержания породообразующих оксидов и РЗЭ. В каждой трубке на основании знаний о вторичном кварце строились колонки последовательных изменений кимберлитов. В этих колонках оценивалось поведение породообразующих оксидов и РЗЭ. В результате было установлено, что все изученные породы в той или иной мере подвергнуты постмагматическим гидротермально-метасоматическим изменениям, отмечаемым на разных глубинах всех кимберлитовых трубок. Изменения выражаются в привносе или выносе породообразующих оксидов и РЗЭ. Привнос РЗЭ при вторичном гидротермально-метасоматическом изменении кимберлитов сопровождается увеличением в этих породах TiO₂, P₂O₅ и CaO. Вынос РЗЭ сопряжен с частичным выносом большинства породообразующих оксидов. Максимальный привнос РЗЭ составляет по сравнению с неизмененными кимберлитами в тр. Удачная-восточная 67 %, в тр. Нюрбинская - 59 %. Максимальный вынос составляет в процентах от неизмененных кимберлитов в тр. Айхал - 87 % , в тр. Интернациональная - 81 %. Во всех изученных примерах постмагматически измененных кимберлитов первичные содержания РЗЭ значимо изменялись. Этот вывод стал возможным благодаря использованию в качестве критерия степени вторичного изменения пород количеств нормативного кварца.

Медно-колчеданное месторождение Карчига находится в Курчумском блоке высокометаморфизованных пород, являющемся составной частью Иртышской зоны смятия, относящейся к крупнейшему в Центральной Азии трансрегиональному разлому. Месторождение приурочено к гнейсово-амфиболитовой средней пачке метаморфического комплекса, хорошо выделяющейся в геохимических полях. Оруденение имеет пространственную и парагенетическую связь с горизонтами амфиболитов, которые совместно с терригенными породами являются рудовмещающими.
В строении месторождения выделяются две пространственно обособленные рудные залежи, в пределах которых сосредоточены все выявленные промышленные запасы. Они залегают согласно с вмещающими породами и имеют пластовую и лентообразную форму. Оруденение находится в тесной пространственной связи с высокомагнезиальными антофиллитсодержащими породами. По текстурно-структурным особенностям выделяются вкрапленные и массивные сульфидные руды. Минеральный состав руд - пирит, халькопирит, пирротин, сфалерит, магнетит. Химический состав руды цинковисто-медный, при значительном преобладании Cu над Zn, средние содержания соответственно 2 и 0.4 %, отношение Cu/(Cu + Zn) - 0.83. Руды имеют повышенные концентрации Co (до 0.16 %, среднее 0.02 %), невысокие содержания Au и Ag (0.3 и 7.2 г/т соответственно), практически при полном отсутствии Pb и Ba.
Все породы и руды метаморфизованы в эпидот-амфиболитовой фации. В процессе метаморфизма руды месторождения претерпели перекристаллизацию и частичную регенерацию, однако первоначальный контур залежей не изменился.
Существенно медно-колчеданный состав руд, вулканогенно-осадочный характер рудоносной формации, пространственная и генетическая связь оруденения с недифференцированными базальтоидными образованиями дают основание отнести это месторождение к типу "бесси" (Besshi type), которое сформировалось в обстановке задуговых прогибов вблизи крупных поднятий.
Проведенные исследования показывают, что медно-колчеданные месторождения типа "бесси" по составу вулканогенных пород и геодинамическим обстановкам формирования отличаются от большинства полиметаллических (тип "куроко") месторождений Рудного Алтая, но составляют с ними единый эволюционный ряд этой колчеданоносной провинции. Предполагается, что месторождения обоих типов сформировались в течение крупнейшего в истории планеты пика колчеданообразования в среднем и позднем палеозое.

Выполнены вертикальные электрические зондирования (ВЭЗ), которые позволили получить параметрические характеристики кайнозойского разреза Чуйской межгорной впадины. Установлено, что полифациальные и полихронные отложения, выполняющие впадину, хорошо дифференцированы по электрическим параметрам. Использованные установки и аппаратура позволяют в геоэлектрических условиях Чуйской впадины получать характеристики ее осадочного выполнения до глубин в 250-300 м. Выяснено, что до этих глубин геоэлектрические модели, полученные по данным ВЭЗ и ЗСБ, хорошо согласуются, но метод ВЭЗ имеет более высокую детальность исследования приповерхностных отложений. Привлечение метода ВЭЗ позволило получить новые геологические данные, например, неоспоримое доказательство ледниково-подпрудного генезиса средненеоплейстоценового озера в виде канала прорыва. Именно на основании детального расчленения верхней части геоэлектрического разреза по данным ВЭЗ в междуречье Ирбисту и Кокозек выявлены и закартированы древние озерные осадки, погребенные под покровом флювиогляциальных и озерных валунно-галечников, моренного материала.

Рассматриваются возможности магнитотеллурического зондирования при произвольной неоднородности среды и электромагнитного поля. Показано, что в общем случае локальные тензорные импедансные и адмитансные соотношения между компонентами электромагнитного поля носят дифференциальный характер. Полезную информацию об изучаемом регионе со сложным характером поведения кривых зондирования можно получить с помощью нетрадиционных методов обработки, применяя нелокальные функции отклика среды (метод согласования компонент). Существенного снижения затрат на экспериментальные работы можно достигнуть, разбивая исследуемый полигон на несколько малых зон синхронных наблюдений с ограниченными размерами и проводя в каждой из них последовательно независимый эксперимент в разные интервалы времени.

При зондированиях дифференциально-нормированным методом электроразведки (ДНМЭ) источником и приемником являются заземленные линии. Для изучения проводящих и поляризационных свойств разреза регистрируют разность потенциалов (Δ U ( t )) и вторую разность потенциалов (Δ² U ( t )), последняя характеризует пространственную неоднородность электромагнитного поля. На измерения Δ² U ( t ) значительное влияние оказывают трехмерные неоднородности, находящиеся внутри приемной установки. Для уменьшения этого влияния измерения производятся с двумя положениями питающей линии относительно приемной, слева и справа, с последующим осреднением измеренных данных. При полевых работах, зачастую, питающая и приемная линии расположены под углом друг к другу, а использование двух источников при измерениях приводит к необходимости при численном одномерном моделировании полевых данных определять обобщенный источник для решения прямой задачи.
На основании натурного и численного эксперимента исследуется влияние неосевого (диагонального) расположения питающей и приемной электрических линий на данные электромагнитных импульсных зондирований и их инверсию в рамках одномерной проводящей поляризующейся среды. При моделировании эффект вызванной поляризации (ВП) учитывается введением частотной дисперсии сопротивления (формула Коула-Коула). Оценивается правильность расчета обобщенного источника для решения одномерной прямой задачи при инверсии полевых диагональных измерений. Посредством решения 3D прямой задачи для проводящей поляризующейся среды оценивается влияние трехмерных объектов на результаты измерений с описанной выше системой наблюдений.