Главная – Журналы – Геология и геофизика 2012 номер 3

Геодинамика Альпийско-Гималайского пояса в позднем кайнозое определялась сочетанием коллизии плит и блоков континентальной литосферы с воздействием активной остаточной астеносферы Неотетиса, распространившейся после его закрытия до северной окраины пояса. С конца эоцена до начала плиоцена при участии подвижных компонент астеносферы в литосфере происходили интенсивные деформации, латеральные перемещения отслоенных пластин, метаморфические и магматические процессы, приведшие к консолидации земной коры. В плиоцене-квартере под консолидированной корой астеносфера частично заместила плотную мантийную литосферу и сохранявшиеся в ней палеоокеанские метабазиты, которые погружались в мантию. Фазовые превращения и деформации в погружавшихся метабазитовых слэбах стали причиной мантийных землетрясений. Менее плотные метабазиты под воздействием астеносферы испытали метаморфическое разуплотнение и пополнили земную кору. Разуплотнение верхов мантии и низов коры привело к резкому усилению поднятий и формированию горных систем. С активностью астеносферы Неотетиса связаны также проявления новейшего вулканизма.

Представленная работа посвящена экспериментальному изучению разложения серпентина при высоком давлении (4.5 ГПа) с целью определения возможности сохранения воды в системе в форме, отличной от структурных примесей в минералах, поскольку именно вода играет основополагающую роль в процессах плавления в субдуцирующем слэбе и в мантийном клине. Для оценки возможного содержания водного флюида в глубинных породах был использован беспрессовый многопуансонный аппарат высокого давления типа "разрезная сфера" (БАРС) в комплексе с разработанными методами термобарогеохимии и газовой хроматографии.
Установлено, что процесс разложения серпентина сопровождается выделением воды, которая концентрируется во включениях в новообразованных минералах (оливине и ортопироксене) и в интерстициях между ними. Хроматографический анализ с использованием ступенчатого нагревания образцов показал, что основное количество воды, выделяющееся при дегидратации серпентина, находится в межзерновом пространстве, значительно меньшая часть консервируется во флюидных включениях в минералах. В новообразованных твердых фазах в виде включений консервируется от 0.13 до 2.43 мас. % флюидной фазы, доля собственно воды составила диапазон значений 0.1-2.06 мас. %. Оценка путем непосредственного подсчета включений под микроскопом попадает в указанный интервал. Учитывая существенно меньшую подвижность флюида, законсервированного в виде включений в оливине и ортопироксене по сравнению с межзерновым флюидом, можно предполагать его большую сохранность при погружении оливинсодержащих пород на глубину.

Джерфишерит - хлорсодержащий калиевый сульфид (K₆Na(Fe,Ni,Cu)₂₄ S₂₆Cl) является весьма распространенным акцессорным минералом в мантийных ксенолитах из кимберлитов. Тем не менее происхождение этого сульфида в нодулях до сих пор остается дискуссионным и в основном связывается с замещением первичных Fe-Ni-Cu-сульфидов при взаимодействии ксенолитов с обогащенным K и Cl гипотетическим расплавом/флюидом. Работа посвящена детальному изучению состава и морфологии джерфишерита из представительной коллекции (22 образца) наиболее глубинных мантийных ксенолитов - гранатовых деформированных перидотитов, отобранных из кимберлитов тр. Удачная-Восточная (Якутия). На основании исследования морфологических особенностей, пространственного распределения и характера взаимоотношений с породообразующими и другими акцессорными минералами нодулей выделено 4 типа джерфишерита в мантийных породах. Джерфишерит 1-го типа установлен по периферии полисульфидных включений в породообразующих минералах ксенолитов, где он является более поздним минералом относительно первичной сульфидной ассоциации: пирротин + пентландит ± халькопирит. Джерфишерит 2-го типа формирует каймы вокруг крупных полисульфидных обособлений (пирротин + пентландит) в интерстициях ксенолитов. Джерфишерит 3-го типа образует отдельные зерна и находится в интерстициях ксенолитов совместно с силикатами, оксидами, фосфатами, карбонатами и другими сульфидами. Джерфишерит 4-го типа присутствует в качестве дочерней фазы во вторичных расплавных включениях, располагающихся в залеченных трещинах в породообразующих минералах ксенолитов. Кроме джерфишерита во включениях были диагностированы силикаты, оксиды, фосфаты, различные карбонаты, щелочные сульфаты, хлориды и сульфиды. Результаты исследования указывают на генетическую связь джерфишерита из ксенолитов с кимберлитами. Образование джерфишерита как в ксенолитах деформированных перидотитов из тр. Удачная-Восточная, так и в различных ксенолитах из других кимберлитовых трубок связано с взаимодействием нодулей и кимберлитовых расплавов. Кристаллизация джерфишерита в виде отдельных зерен в интерстициях ксенолитов и в расплавных включениях происходила непосредственно из взаимодействовавшего с ксенолитами кимберлитового расплава; джерфишерит, окаймляющий первичные Fe-Ni±Сu-сульфиды, образовался за счет их замещения в результате реакции с кимберлитовым расплавом.

Приводятся результаты исследований геохимии и изотопного датирования эклогитов Куру-Ваары и ассоциирующих с ними пород. По геохимическим характеристикам "южные" и "северные" эклогиты близки между собой. Их протолиты представляли собой примитивные, преимущественно высокомагнезиальные базальты океанического происхождения, более близкие по источнику к примитивной мантии, нежели современные MORB. Постэклогитовые интрузии обнаруживают отчетливые геохимические свидетельства коровой контаминации. Вмещающие эклогиты тоналит-трондьемит-гранодиоритовые (ТТГ) гнейсы образуют геохимически когерентную серию, включающую высоко-Al и низко-Al разности. Показано, что ТТГ серия формировалась за счет водонасыщенного частичного плавления "южных" эклогитов с амфибол-гранатовой котектикой на ликвидусе, но в поле стабильности рутила ( P > 15 кбар).
Цирконы "южных" эклогитов несут ясные признаки структур распада объединенного процесса растворения и переосаждения, сохранившие участки первичной магматической зональности. Локальная геохимия таких участков свидетельствует об океаническом происхождении протолитовых цирконов, изотопное датирование (SHRIMP-II) которых дало конкордантный возраст 2821 ± 24 млн лет. Цирконы из трондьемитового гнейса с геохимическими характеристиками архейского адакита показали конкордантный возраст 2805 ± 11 млн лет, свидетельствуя об их син-эклогитовом происхождении. Популяция высокобарических цирконов из "северных" эклогитов имеет конкордантный возраст 2722 ± 21 млн лет, аналогичный возрасту ранее описанных эклогитов Гридино.
Обобщение данных по датированным находкам эклогитов тел показывает, что в Беломорском поясе присутствуют, как минимум, три группы эклогитов с возрастами ~ 2.86-2.87, ~ 2.82-2.80 и ~ 2.72 млрд лет, что хорошо согласуется с известными изотопно-геохронологическими данными по возрастам формирования ранней континентальной коры пояса. Показана взаимосвязь эклогитов и процессов генерации ТТГ серий пояса, которая наилучшим образом удовлетворяет модели кратковременных импульсных эпизодов субдукции утолщенной архейской океанической коры.
Присутствие HP-UHP эклогитов разного возраста и особенности структуры позволяют отнести Беломорский пояс к категории мегамеланжевых поясов.

В результате проведенных геологических, петролого-геохимических и геохронологических исследований установлено, что Харагольский террейн Западного Хэнтэя сложен главным образом двумя разновозрастными ассоциациями пород, связанными с заложением и развитием островных дуг и окраинных спрединговых морей Монголо-Охотского океана: позднекембрийско-раннесреднеордовикского этапа, во время которого происходило излияние базальтов и андезибазальтов, а также образование габбро и габбро-долеритов в условиях задуговых спрединговых бассейнов и позднесилурийско-девонского этапа, когда после небольшого перерыва произошла активизация тектономагматических процессов и формирование островодужных вулканитов дифференцированной серии, габброидов и гранитоидов. Приводится их абсолютный (⁴⁰Ar/³⁹Ar) возраст. Определенный модельный возраст протолита T _Nd (DM) магматических пород Харагольского террейна соответствует составу ювенильной коры мезопротерозойского возраста.

Профиль МТЗ пересекает юго-восточный край Сибирского кратона и прилегающий к нему с юго-востока массив земной коры, сформированный палеозойскими коллизионными процессами (Ольхонская коллизионная зона). Оба массива располагаются в зоне влияния рифтогенных процессов.
Полученные данные по распределению удельного электрического сопротивления проанализированы совместно с особенностями состава и структуры земной коры, характером магнитного и гравитационного полей и сейсмическими данными. Для интерпретации обширных минимумов электрического сопротивления использованы новые геотермические модели земной коры Байкальской рифтовой зоны.
Северо-западный и юго-восточный участки профиля, отвечающие Сибирскому кратону и Ольхонской коллизионной зоне, резко различаются по особенностям состава и строения земной коры и интенсивности проявления рифтогенных процессов, что выражено в характере распределения и интенсивности удельного электрического сопротивления.
Кратонному блоку свойственны преимущественно высокие значения электрического сопротивления, обусловленные особенностями состава земной коры здесь (глубокометаморфизованные и гранитизированные комплексы фундамента платформы). В его пределах выделяются внутрикоровый проводящий слой (сопротивлением менее 50 Ом · м), кровля которого фиксируется на глубинах порядка 16-20 км, и осложняющая его субвертикальная проводящая неоднородность в верхней части земной коры.
Юго-восточный массив коры, особенно в части коллизионной зоны, характеризуется исключительно сложным вещественным составом и интенсивной нарушенностью глубинными рифтогенными разломами. Высокие сопротивления присущи здесь преимущественно комплексам верхней части разреза земной коры (магматическим и метаморфическим образованиям коллизионной зоны). Бóльшая часть разреза земной коры характеризуется обширными глубокими (до низов коры) минимумами удельного электрического сопротивления. Их природа определяется высокой активностью молодых процессов здесь, нарушенностью разреза коры глубинными разломами, по которым осуществляется сквозькоровая разгрузка глубинных флюидов, непрерывно пополняемых потоками из мантии.

По материалам каталога сейсмических событий Сибирского региона оценено влияние человеческой деятельности на естественную сейсмичность. Исследовано локальное вмешательство человека в природные процессы на примерах проведения промышленных взрывов при добыче полезных ископаемых карьерным способом в Кузбассе и эксплуатации участка железной дороги вдоль берега оз. Байкал. Выявлено изменение сейсмической эмиссии во времени при воздействии на среду мощными вибраторами, работающими в монохроматическом режиме.

Рассмотрены результаты непрерывного температурного мониторинга в 300-метровой скважине, расположенной на тихоокеанском побережье о. Кунашир. Показано, что температурные колебания на глубинах 20-240 м с периодичностью от нескольких десятков минут до нескольких десятков суток и амплитудой от нескольких тысячных до нескольких десятых градуса связаны с тремя основными причинами: приливными колебаниями столба жидкости в скважине; свободной тепловой конвекцией внутрискважинной жидкости; непериодическими изменениями порового давления, обусловленными деформациями земной коры и вызывающими изменения в режиме подземных вод и заколонные перетоки. Анализ температурных и сейсмических данных показал, что наиболее заметна реакция температурного поля на глубине 240 м на мелкофокусные (до 30 км) землетрясения с магнитудой М > 5, происшедшие к юго-востоку от станции мониторинга. Она проявляется в закономерном снижении температуры на 0.05-0.3 К за период от нескольких часов до нескольких суток перед землетрясением. Исследование влияния приливов на температурные колебания может быть использовано для оценки деформационной чувствительности, а сам метод температурного мониторинга в скважинах - для изучения тектонического режима земной коры.