Главная – Журналы – Геология и геофизика 2013 номер 9

На основе геологических данных, геохимических и изотопных (Sr, Nd) параметров девонских вулканических ассоциаций Минусинского прогиба рассмотрены основные закономерности развития его вулканизма, охарактеризован состав магматических источников и реконструированы геодинамические механизмы их вовлечения в рифтогенез. Показано, что раннему этапу формирования Минусинского прогиба свойствен интенсивный вулканизм с образованием дифференцированных, реже бимодальных вулканических комплексов с участием пирокластических образований и долеритовых силлов. На позднем этапе в прогибе накапливались только терригенные отложения. Установлено, что базиты близки между собой по составу и проявляют промежуточные геохимические характеристики между внутриплитовыми породами типа OIB и окраинно-континентальными типа IAB. С первыми их сближают высокие содержания всех литофильных элементов, типичные для обогащенных мантийных источников. Со вторыми — отрицательные аномалии Nb, Та и Ti, менее выраженные минимумы Rb, Th, Zr, Hf, избирательное обогащение Pb и Ва (для некоторых пород Sr) и слабая дифференциация REE (7 < (La/Yb) _N < 17). В отличие от прогибов других сегментов девонской Алтае-Саянской рифтовой области, в магматических ассоциациях Минусинского прогиба менее ярко выражена геохимическая неоднородность пород, а высокотитанистые (более 2 мас. % TiO ₂) базиты вообще отсутствуют. Изотопные составы Sr и Nd для минусинских базитов отклоняются от мантийного ряда в сторону составов с повышенными содержаниями радиогенного стронция и низкими REE, что указывает на плавление мантийного субстрата типа PREMA и осадочных пород с высоким содержанием карбонатов, которые, вероятно, были ассимилированы базальтовой магмой. Характер зависимостей между редкими несовместимыми элементами в породах с содержанием SiO ₂ от 53 до 77 мас. % свидетельствует об ассимиляции коровых субстратов материнскими базальтовыми расплавами и последующей дифференциации контаминированных магм (модель AFC). Предложена модель формирования первичных расплавов при одновременном участии источников магматизма двух типов: плюмовых и флюидонасыщенных надсубдукционных, располагающихся под активной континентальной окраиной.

Проведена оценка РТ -условий метаморфизма и изучены реакционные взаимоотношения минералов в метапелитах Иркутного блока Шарыжалгайского выступа Сибирской платформы. На основании данных геотермометров, основанных на обменных реакциях, содержании натрия в кордиерите и титана в цирконе, установлено, что температуры метаморфизма достигали ~ 800 °С при давлении 6—7 кбар. Наблюдаемые реакционные взаимоотношения минералов позволяют предположить, что регрессивная ветвь метаморфизма характеризовалась снижением давления до значений ~ 3 кбар.

Выполнен термомагнитный анализ 91 образца и микрозондовый анализ пяти образцов осадочных пород из нижней части скв. BDP-98, пробуренной на дне оз. Байкал. Результаты анализа показывают очень редкое присутствие частиц самородного железа, уверенно зафиксировано самородное железо только в пяти образцах. Концентрация его варьирует от ~ 10 ^–5 до 7·10 ^–4 %, распределение образцов по концентрации самородного железа бимодальное с ярко выраженной «нулевой» модой. Столь незначительное распространение самородного железа в осадках Байкала отличает их от континентальных (Евразия) и океанических (Атлантика) осадков разного возраста, что объясняется высокой скоростью осадконакопления изученного интервала из скв. BDP-98.

Изучен химический состав донных осадков Чукотского и частично Восточно-Сибирского морей. На юге и западе Чукотского моря выявлена зона накопления осадков с высоким содержанием органического углерода, повышенным фоновым содержанием и аномалиями металлов-сульфофилов (Mo, Zn, Hg, Ag, Au), металлов группы железа (V, Ni, Co) и некоторых платиноидов (Ru, Pt). Эта зона приурочена к неотектонически активной системе рифтогенных прогибов, протягивающейся от Берингова пролива и Восточной Чукотки до материкового склона, где она граничит с кайнозойским рифтогенным бассейном Чарли Канадской котловины. Геохимические особенности обогащенных углеродом осадков свидетельствуют о формировании их в условиях недостатка кислорода, а в отдельных случаях — в субоксидных и аноксидных обстановках вблизи водных и газовых эндогенных источников. Высокое содержание углерода и определенных металлов дают возможность рассматривать тонкозернистые осадки рифтогенных прогибов Чукотского моря как возможный аналог некоторых типов древних высокоуглеродистых отложений, относимых к черносланцевым.

Различные по природе и масштабу геологические объекты демонстрируют взаимосвязь фрактальных свойств рельефа как с интенсивностью эндогенных энергопотоков, так и с вещественным составом геологических комплексов. Хорошая корреляция дифференцированности рельефа Хибинского массива с переменными различных уровней его структурно-вещественной организации (минеральный и химический составы пород и минералов, текстурные особенности горных пород и др.) свидетельствует о том, что рельефообразование является частью процесса самоорганизации Хибинского массива. Анализ фрактальной размерности рельефа Хибинского массива, Приморского края и детальных участков в Забайкалье выявил совпадение ее максимумов с положением рудных узлов, полей и месторождений, т.е. территорий с концентрацией элементов, существенно превышающей кларковую. Все это позволяет использовать фрактальные свойства рельефа в качестве поискового критерия.

Рассмотрены стратиграфическое распространение и систематика среднеоксфордских—верхнекимериджских аммонитов севера Средней Сибири (разрезы Нордвик, Чернохребетная и Левая Боярка), что дало основу для уточнения зонального расчленения и корреляции. Установлены зональные последовательности по кардиоцератидам (бореальная шкала), а для кимериджа — также по аулакостефанидам (суббореальная шкала). Последовательность бореальных кардиоцератид на севере Средней Сибири совпадает с таковой, установленной в других районах Арктики и Северо-Западной Европы, но последовательность суббореальных аулакостефанид в различных регионах отличается некоторой спецификой. Сибирские зоны нижнего кимериджа, установленные по аулакостефанидам — Involuta и Evoluta — сопоставляются с зонами Baylei (без ее нижней части), Cymodoce и нижней подзоной зоны Mutabilis (подзона Askepta) Северо-Западной Европы. Сходный характер бореальных аммонитовых фаун, распространенных по всей Арктике, позволяет уточнить филогению позднеоксфордских—раннекимериджских кардиоцератид, представленных последовательностью подродов рода Amoeboceras . При этом отчетливо выделяются комплексы с микро- и макроконхами нормального размера, регулярно сменяющиеся комплексами, в которых преобладают педоморфные «мелкорослые микроконхи». Как правило, такие специфические комплексы появлялись перед крупными эволюционными инновациями. Обсуждаются вопросы систематики отдельных групп кардиоцератид и аулакостефанид. Рассмотрены среднеоксфордские аммониты рода Cardioceras разреза Нордвик, определения которых в предыдущей публикации авторов были недавно подвергнуты критике. Уточненный среднеоксфордский возраст древнейших слоев разреза Нордвик дает основания для пересмотра возраста части зон по фораминиферам, установленным в этом разрезе Б.Л. Никитенко с коллегами. Для группы Pictonia involuta установлен новый подрод Pictonia (Mesezhnikovia) Wierzbowski et Rogov.

Теоретически изучены принципиальные возможности использования сверхширокополосного электромагнитного импульсного зонда (СЭМИЗ) для геонавигации бурового инструмента относительно водонефтяного контакта (ВНК) водоплавающей нефтяной залежи при бурении горизонтальных скважин. Выполнены расчеты импульсного электрического напряжения в СВЧ-диапазоне частот на входе дипольной приемной антенны СЭМИЗ, размещенного в горизонтальной скважине, пробуренной в нефтеводонасыщенной среде вблизи водонефтяного контакта. Расчеты проведены на основе численного решения уравнений Максвелла с использованием пакета программ Microwave Studio. Для частотно-зависимой диэлектрической проницаемости слоисто-неоднородной нефтеводонасыщенной среды коллектора и бурового раствора в скважине использовались экспериментально обоснованные модели. Показана принципиальная возможность регистрации электромагнитных импульсов, приходящих от слоисто-неоднородного ВНК, и определения расстояния от скважины до медианной плоскости ВНК по измеренным временным задержкам импульсов, зарегистрированных приемной антенной СЭМИЗ. Проведены оценки потенциальной дальности и погрешности дистанционного зондирования.

Изучено строение верхней мантии по данным первых вступлений волн вдоль профиля Метеорит, отработанного с применением подземных ядерных взрывов. В отличие от слоистых слабонеоднородныхмоделей, рассматривавшихся в предшествующих работах, нами приоритет отдается латеральным неоднородностям при минимально возможном количестве сейсмических границ с резкими скачками скорости. Используется метод прямого лучевого моделирования времен пробега рефрагированных и закритическихотраженных волн. Полученная модель характеризуется значительными изменениями скорости от 7.7 км/с в области Байкальской рифтовой зоны до 8.0—8.45 км/с под Тунгусской синеклизой. В основании сейсмической литосферы выделен слой повышенной до 8.5—8.6 км/с скорости и мощностью 30—80 км. Глубина кровли слоя изменяется от 120 км на севере Сибирского кратона до 210 км в области его юго-восточного обрамления. Показано, что в результате исключения плотностных аномалий земной коры редуцированное гравитационное поле удовлетворительно согласуется со скоростной моделью верхней мантии.

Важной и проблемной сейчас компонентой ядерно-геофизических технологий является компьютерная инверсия данных измерений на основе уравнения переноса частиц. В работе развиты подход и итерационные методы для этой инверсии, которые применимы к многим проблемам восстановления параметров пластов, включая их элементный состав, по данным соответствующих видов каротажа. В рамках подхода выделяются «характерные» элементы, взаимодействия, траектории и используются принцип суперпозиции для процессов переноса и линейные априорные ограничения на неизвестные. В сравнении с предыдущими публикациями автора в настоящей фигурирует более широкий тип данных измерений, в том числе отношения показаний детекторов и нормированные измерения. Итерационные методы конкретизированы для задач восстановления коэффициента пористости и плотности по данным соответственно нейтрон-нейтронного и гамма-гамма логов. Для первой из них приводятся результаты численных экспериментов.