Главная – Журналы – Геология и геофизика 2016 номер 6

Диапировый механизм подъема магм как кислого, так и основного/ультраосновного состава является одним из основных способов транспорта вещества через кору и мантийную литосферу. Однако, ввиду недостатка прямых геологических наблюдений, часто не удается установить определяющий механизм формирования купольных структур. Процесс формирования природных диапировых структур в настоящей работе реконструирован с использованием численных методов, базирующихся на реалистичной реологической и петрологической модели вещества коры и мантийной литосферы. В зависимости от реологических параметров литосферы установлено три разных режима диапиризма: 1) однократное всплывание диапира; 2) осциллирующий режим подъема новообразованных порций мантийной магмы до подошвы коры с периодичностью 2-3 млн лет; 3) формирование протяженных магматических тел в форме силла либо под основанием коры (режим андерплейтинга), либо на более глубинном уровне в мантии. Длительность действия теплового источника в основании литосферы в течение 30 млн лет оказывается достаточной для инициирования и подъема мантийного, а затем корового диапиров. Приводятся оценки реологических свойств литосферы и частично расплавленного вещества, при которых диапиризм реализуется в коре и мантии.

На основе результатов экспериментального и теоретического моделирования тепловой и гидродинамической структуры мантийного термохимического плюма выяснен характер излияния расплава из канала плюма на поверхность в зависимости от относительной тепловой мощности плюма Ka = N / N ₁, где N - тепловая мощность, передаваемая от подошвы плюма в его канал, N ₁ - тепловая мощность, передаваемая каналом плюма окружающему массиву мантии в режиме стационарной теплопроводности. В зависимости от величины критерия Ka выделены следующие типы термохимических плюмов: 1) плюмы малой тепловой мощности (Ka < 1.15), не достигающие поверхности; 2) плюмы промежуточной тепловой мощности (1.15 < Ka <1.9), формирующиеся под кратонами и выносящие расплав с глубины более 150 км (алмазоносные плюмы); 3) плюмы с грибообразной головой (1.9 < Ka < 10), ответственные в том числе за образование батолитов. Для термохимических плюмов промежуточной тепловой мощности и плюмов с грибообразной головой оценены объем излияний и глубина, с которой расплав выносится из канала плюма на поверхность. Получены зависимости площади (и диаметра) головы плюма, создающего интрузивное тело (батолит), и толщины массива над головой плюма от его относительной тепловой мощности. На основании представленных результатов исследований построена диаграмма геодинамических режимов излияния расплавов, образованных мантийными термохимическими плюмами, включая и плюмы, имеющие относительную тепловую мощность Ka > 10.

Исследования первичных многофазных силикатных включений в акцессорных хромшпинелидах из мелкозернистых дунитов Нижнетагильского платиноносного массива свидетельствуют о том, что они по своим характеристикам соответствуют расплавным включениям, захваченным хромитом в процессе его роста. Сравнительный анализ хромшпинелидов Нижнетагильского массива, содержащих многофазные силикатные включения, показал, что они по своему составу отличаются от рудных хромитов этого же массива, а также от хромитов (с расплавными включениями) из ультраосновных океанических комплексов и имеют сходство с данными по хромшпинелидам из дунитов щелочно-ультраосновных платиноносных массивов (Кондерский, Инаглинский). Полученная информация по петрохимии и геохимии прогретых многофазных силикатных включений свидетельствует о том, что хромшпинелиды мелкозернистых дунитов Нижнетагильского массива кристаллизовались при участии субщелочных пикробазальтовых расплавов, имеющих общие черты с магмами Кондерского платиноносного массива и практически совпадающих по химическому составу с тылаитами. Установленные отличия составов оливинов, формировавшихся внутри многофазных силикатных включений, от породообразующих минералов показывают, что расплав, из которого образовались изученные хромшпинелиды, представлял собой интеркумулусную жидкость, находящуюся между кристаллами оливина в ходе кумулятивных процессов кристаллизации основной массы дунитов Нижнетагильского массива в интрузивной камере. Расчетное моделирование на основе составов прогретых многофазных силикатных включений в акцессорных хромшпинелидах показало, что кристаллизация оливинов и хромшпинелидов мелкозернистых дунитов Нижнетагильского массива происходила в диапазоне температур от 1430 до 1310 °C, а затем в ходе эволюции расплавов образование оливинов продолжалось и до 1280 °C.

Приводятся результаты изучения особенностей химического (РЗЭ, высокозарядные литофилы) и изотопного состава (Hf) единичных зерен циркона и локального определения U-Pb возраста циркона, кристаллизовавшегося из щелочно-карбонатитовых магм ильмено-вишневогорского комплекса (Урал, Россия). Установлено, что состав раннего циркона (U-Pb возраст 430-410 млн лет) из щелочных пород и карбонатитов ильмено-вишневогорского комплекса (ИВК) определяется в основном эволюцией родительских флюидонасыщенных щелочно-карбонатитовых расплавов и в значительной мере связан с совместной кристаллизацией циркона и урансодержащих редкометалльных минералов (гатчеттолита и пирохлора) на заключительных стадиях функционирования магматической системы. Ранние генерации циркона ИВК имеют умеренно деплетированный изотопный состав Hf (ε_Hf = +11.3…+4.7) и подтверждают мантийный характер источника магм, указывая на участие в магмогенерации вещества DM типа и обогащенного источника. Значительные вариации начального изотопного состава Hf ранних генераций циркона свидетельствуют о многостадийном характере процесса кристаллизации циркона и участии различных порций расплава, отличающихся изотопным составом, определяемым смешением вещества в источнике. Поздние генерации циркона ИВК (U-Pb возраст 250-350 млн лет) имеют в значительной степени нарушенные «омоложенные» изотопные системы и химический состав, отличный от состава магматических цирконов. Эти цирконы, вероятно, были сформированы на метаморфогенном этапе развития ИВК без существенного привноса вещества.

Приводится номенклатура, геохимическая типизация обогащенных LILE, низкотитанистых, высокомагнезиальных палеопротерозойских мафит-гранитоидных пород на восточной окраине Сарматии и обоснование их тектонической позиции. Выделяются две дифференцированные серии пород: 1) биотит-ортопироксеновая меланорит-кварц-меладиорит-мелагранодиоритовая и 2) роговообманково-биотитовая кварц-диорит-тоналит-гранодиоритовая. Обе серии по своему химическому составу соответствуют известково-щелочным габбро-диоритам, диоритам, тоналитам и гранодиоритам. Особенности минералогии и геохимии позволяют рассматривать их как высокомагнезиальные норит-диоритовые породы (интрузивные аналоги бонинитов) (SiO₂ = 52-65 мас. %, MgO = 5-20 мас. %, TiO₂ = 0.2-0.8 мас. %) и высокомагнезиальные гранитоиды (SiO₂ = 60-70 мас. %, Na₂O/K₂O = 0.65-1.33, MgO = 3.23-7.40 мас. %, K₂O = 1.9-4.0 мас. %) соответственно. Их высокие магнезиальность (Mg# = 67-87) и содержания хрома (Cr > 100 г/т), с одной стороны, близкие изотопно-геохимические характеристики с вмещающими метатерригенными породами, обогащенность магм LILE, наличие сульфидных никелевых руд с преобладанием легких изотопов серы, с другой, - свидетельствуют о коровой контаминации мантийных магм. Обе серии пород сближены во времени, относятся к единой магматической системе, где высокомагнезиальные гранитоиды являются дифференциатами исходной высокомагнезиальной (бонинитоподобной) норит-диоритовой магмы. Это подтверждается постепенным ростом кремнезема, калия, падением магнезиальности, концентраций Ni, Co, V, Cr в последовательном ряду от норитов к гранодиоритам, наличием как фациальных, так и фазовых взаимоотношений между выделенными нами сериями. Внедрение интрузивных масс происходило на малых глубинах после низкотемпературного метаморфизма и складчатости в режиме постколлизионного коллапса Восточно-Сарматского орогена.

Изучение обнажений в Уймонской котловине и на прилегающей территории позволило выявить наиболее распространенные генетические типы четвертичных отложений района и установить закономерности их геологических взаимоотношений. OSL-датирование ледниково-озерных осадков в уступе террасы северо-восточного борта котловины показало их возраст 101 ± 10 тыс. лет назад, что сопоставляется с холодными подстадиями МИС-5. На северном борту Уймонской котловины поверх ледниково-озерных осадков широкое распространение имеют оплывневые миктиты эпохи спуска ледниково-подпрудного озера. Поверх оплывневых образований залегает субаэральный комплекс с лессами и тремя погребенными почвами. OSL-даты из лессов в интервале 43-49 тыс. л. н. позволяют сделать вывод о их формировании как минимум с начала МИС-3 и до голоцена включительно. Это подтверждается серией радиоуглеродных дат (включая запредельную) из речных отложений, врезанных в озерно-ледниковую террасу, а также в суперпаводковые отложения эпохи спуска последнего палеоозера. OSL-даты аллювиальных отложений в диапазоне 77-89 тыс. л.н. позволяют предположить, что последний послеледниковый речной врез в долине Катуни начался по завершению МИС-5 и продолжается вплоть до настоящего времени. Противоречия бериллиевых дат по дропстоунам и голоценовых TL-датировок паводков долины Катуни в интервале от 23 до 6 тыс. л.н. могут быть разрешены, если более поздние паводки связаны с прорывами не ледниково-подпрудных, а моренно-подпрудных и завально-подпрудных озер. Поздние паводки были менее полноводными по сравнению с гляциальными суперпаводками, но тем не менее способными оставить после себя знаки гигантской ряби.

Стратиграфический анализ высокого разрешения второй нижней пачки свиты Шахэцзе блока W79 бассейна Бохайского залива (Китай) показал, что область исследования, ранее рассматриваемая как мелководная дельтовая система, в действительности возникла преимущественно в субаэральной обстановке, в которой были выявлены осадочные системы распределенных флювиальных комплексов (РФК). На основе региональной корреляции литофаций в различных осадочных системах создана стратиграфическая модель высокого разрешения, включающая 2 продолжительных цикла базового уровня, 6 умеренно продолжительных циклов базового уровня и более 58 кратковременных циклов базового уровня. Сиквенс-граница SB1 маркирует верхнюю часть целевого интервала и представляет мощный непрерывный слой аргиллитов, перекрывающих обогащенные песком отложения канала. Сиквенс-граница SB2 маркирует основание целевого интервала и представляет слой стабильно распределенных сланцев между обогащёнными песком осадками. Колебания базового уровня включают существенную тектоническую составляющую, согласующуюся с региональной тектонической обстановкой. Во время активной стадии погружения в осадочных толщах зафиксированы полуциклы поднятия базового уровня, а во время относительно стабильной стадии - полуциклы опускания базового уровня.

Поровое пространство пород-коллекторов имеет большое количество активных центров, способных к образованию различных видов связей (от водородной до химической). Поэтому практически любой углеводород, в той или иной степени, способен адсорбироваться на внутрипоровой поверхности и формировать слой адсорбированных углеводородов, который имеет фиксированную пространственную конфигурацию и контактирует с определенной частью поверхности породы. При изучении газоконденсатных коллекторов возникает вопрос о составе адсорбированных углеводородов. Для целого ряда гигантских месторождений свойства адсорбированных углеводородов представляют самостоятельный интерес, так как эти углеводороды могут рассматриваться как дополнительный источник ресурсов после завершения выработки запасов подвижного газа. На примере изучения газоконденсатной части Карачаганакского, Астраханского и Ямбургского месторождений показано, что адсорбированные углеводороды (адсорбционно-связанная нефть) этих месторождений имеют в своем составе полярные компоненты, содержащие в молекулах атомы серы и кислорода.

Данную работу следует рассматривать как продолжение работ М.В. Гзовского по развитию геологических (тектонофизических) критериев сейсмичности. Предлагается выполнять районирование разломов по характеру их напряженного состояния. Для этого полученные из результатов тектонофизической реконструкции данные о напряженном состоянии участков земной коры трансформируются в данные о параметрах нормальных и касательных напряжений на плоскостях разломов, отвечающих отдельным их участкам. Подобный подход требует помимо информации о простирании разломов иметь также данные об углах падения плоскости разлома. Сведения о напряжениях на разломе позволяют определить направление действия полного касательного напряжения и, следовательно, идентифицировать участок разлома по его кинематическому типу. В настоящей работе приложение предлагаемого подхода осуществлялось для разломов Северного Тянь-Шаня, а для восстановления параметров современного поля напряжений использовался каталог механизмов очагов землетрясений сейсмической сети KNET НС РАН в г. Бишкек. Сама реконструкция напряжений осуществлялась ранее в других работах на основе метода катакластического анализа разрывных смещений, позволяющего определять не только параметры эллипсоида напряжений, но и соотношение между шаровой и девиаторной компонентами тензора напряжений. Этот тип данных дает возможность на диаграмме Мора получить положение точки, характеризующей напряженное состояние участка разлома, и, следовательно, понять, насколько близко к критическому состоянию (предел хрупкой прочности) находится данный участок. Районирование разломов Северного Тянь-Шаня позволило выявить участки разломов протяженностью до 25 км, находящиеся в предкритическом состоянии.

Содержащиеся в осадках газовые гидраты могут диссоциировать при нагревании, что приводит к характерному изменению температуры со временем. Это можно использовать для обнаружения и оценки гидратосодержания. Геотермический метод поисков газовых гидратов заключается в получении термограмм и выявлении в них закономерностей, обусловленных наличием в среде газовых гидратов. В статье рассмотрена задача количественной оценки гидратосодержания в осадках по данным повторных измерений температуры линейного источника тепла (игольчатого зонда). Мощность источника выбирается так, чтобы в первом измерении гидрат не разлагался, а во втором - разлагался. Затем решается оптимизационная обратная задача определения параметров модели, одним из которых является гидратосодержание. Проведена обработка экспериментальных данных по нагреванию лабораторных образцов и получены значения гидратосодержания с оценкой точности в 30 %. Эти значения согласуются с независимыми оценками. В качестве математической модели процесса нагрева и разложения гидрата в образце взято аналитическое решение осесимметричной задачи диссоциации газогидратов, основанное на решении задачи Стефана.