Главная – Журналы – Геология и геофизика 2017 номер 5

С помощью программного комплекса (ПК) «Селектор-C» в модификации стационарного проточного реактора исследован процесс формирования магнезиальных скарнов на контакте долеритов с карбонатно-соленосными породами. Физико-химические параметры метасоматических процессов определены на основе результатов изучения размещения скарново-рудных залежей и минеральных ассоциаций в месторождениях ангаро-илимского типа. Рассматривается воздействие магматогенного флюида на систему долерит-магнезиальные соленосные отложения и карбонатно-соленосные отложения, в результате которого возникают зональные колонки инфильтрационных магнезиальных скарнов. Расчеты проводились по схеме многорезервуарной динамической модели проточного реактора с постоянным градиентом температуры и однородным давлением. Выявлено влияние на состав возникающих минеральных ассоциаций изменения в источнике флюида величины отношения С/Н и содержания Cl. Установлено, что в процессе скарнообразования при температурах 1040-1010 °C формируются диопсид, энстатит, анортит, кварц, ильменит, герцинит, пирротин; в условиях 980-740 °C стабильны монтичеллит, форстерит, магнетит, гейкилит, периклаз, шпинель, кальцит, графит; в интервале температур 710-380 °C существуют кальцит, доломит, флогопит, галит, графит. Обнаружено, что волластонит приурочен к тыловой зоне магнезиальных скарнов. В температурном ряду метасоматической колонки показана последовательность смены минеральных видов силикатов, шпинелидов и минералов, содержащих титан. Результаты расчетов показали, что толеитовая магма при кристаллизации выделяет флюидную фазу с соотношением C/H 0.1-1.0 и весовой долей 1.5-2.0 %.

По данным детального изучения минералогии, флюидных и расплавных включений, состава газовой фазы в минералах из представительной коллекции метасоматически преобразованных с проявлением частичного конвективного плавления ультрабазитов мантийного клина под Авачинским вулканом проведено численное моделирование динамики флюидного преобразования пород мантийного клина из разноглубинных источников магматогенных флюидов постоянного и переменного состава, дополнительно исследован вариант воздействия метаморфогенных флюидов по модели субдуцирования. Полученные виртуальные динамические портреты метасоматической зональности в разрезах мантийного клина позволили исследовать влияние вариаций состава флюидов в источниках и ТР -параметров в них на фациальный облик преобразованной гарцбургитовой матрицы пород мантийного клина. Сопоставление результатов изучения метасоматизированных пород мантийного клина, коровых родингитов Камчатки с данными физико-химического моделирования позволило сделать вывод, что при эксплозивных извержениях Авачинского вулкана были вынесены продукты верхней части разреза матасоматизированных пород мантийного клина. Эти породы испытали многостадийный процесс околотрещинного метасоматоза в относительно узком температурном диапазоне. Такого рода процессы должны быть характерными для зон интенсивного сейсмического разрушения литосферы над магматическими очагами, при этом не было найдено аналогий между минералогической зональностью описанных на Камчатке коровых родингитов и трещинно-жильного преобразования ультрабазитов над магматическими источниками флюидов в мантийном клине под Авачинским вулканом.

Проблемы моделирования флюидно-магматических систем в мантийном надсубдукционном клине рассмотрены на примере вулканов Камчатки с привлечением данных по гипербазитам из других известных субдукционных и океанических комплексов. Показана необходимость учета существования нескольких разноглубинных промежуточных магматических камер, количество которых может достигать шести, как в случае Авачинского вулкана. Сравнение имеющейся информации по расплавным включениям в шпинелях свидетельствует о кристаллизации перидотитов Авачинского вулкана при участии эволюционирующих магматических систем с последовательно снижающимися температурами (свыше 1200 °С → 1100 °С → 900 °С) и падением давления от 13.8 до 4.5 кбар в промежуточных камерах на глубинах 30-40 и 15-20 км. Сравнительный анализ показал, что высокотемпературные пластические деформации, а также процессы воздействия глубинных расплавов, характерные для мантийных тектонизированных перидотитов из офиолитов, не отмечены для гарцбургитов Авачинского вулкана. Эти данные подтверждают, что последние не являются представителями первичной океанической мантии. Совместное рассмотрение скоростей продольных ( v_P ) и поперечных волн ( v_S ) позволяет получить отношение v_P / v_S , которое является важным индикатором в сейсмотомографических реконструкциях зон субдукции, дающим возможность отделить области насыщения жидкой фракцией (расплавом) от участков с преобладанием газообразной фазы (флюидом) под вулканами. Показана важная роль тестов в томографических исследованиях, результаты которых, если они не подкреплены тщательным тестированием, вряд ли могут быть использованы в качестве достоверного фактического материала для моделирования процессов в мантийном клине зон субдукции.

Изучено органическое вещество (ОВ) синской свиты нижнего кембрия юго-востока Сибирской платформы. Коллекция пород разделена на группы по содержанию органического углерода (С_орг), битумоида, серы и литологическим характеристикам. Исследовано содержание и распределение насыщенных биомаркеров. В битумоидах обнаружены ланостаны С₃₀, норланостаны С₂₉, 28,30-бисноргопаны, 2α- и 3β-метилгопаны. Установлена связь между содержанием С_орг и распределением гопанов, гопановых коэффициентов и 2α-метилгопанового индекса. Дана оценка условий седиментации, диагенеза, катагенеза ОВ и генерационного потенциала пород. Рекомендовано использовать ланостаны, 28,30-бисноргопаны, метилгопаны в качестве биомаркеров нефтепроизводящих пород синской свиты для определения источника нафтидов на северном склоне Алданской антеклизы Сибирской платформы.

Приводятся результаты исследования органического вещества в береговых и донных отложениях залива Буор-Хая (море Лаптевых). Установлены закономерности распределения органического материала в прибрежно-шельфовой зоне, прилегающей к льдистым берегам. Берега, сложенные ледовым комплексом, по сравнению с другими типами берегов поставляют в море наибольшее количество органического материала, среднее содержание которого в этих толщах составляет около 2-3 мас. %. В прибрежной мелководной зоне донные отложения существенно обеднены С_орг (0.1-0.3 %) в связи с активным перемывом отложений и перемещением тонкодисперсного материала, в первую очередь органического, в сторону больших глубин моря. Отмечается отчетливое повышение концентрации С_орг в донных осадках по мере увеличения глубин моря до 7-10 м на расстоянии 5-12 км от берега, где содержание углерода составляет 1-2 %. В приустьевых частях морской акватории часто возникают локальные аномалии, где концентрации С_орг достигают 4-5 %. Наибольшие концентрации С_орг устанавливаются в современных морских отложениях - в центральных, относительно глубоких частях заливов (С_орг до 3 %).

Широко известен тот факт, что уран, уголь, нефть и другие руды встречаются в одном осадочном бассейне. Сравнивая пространственные и временные соотношения между распределением урана, угля и углеводородов, мы обнаружили, что рудоносные урановые и угольные пласты в пределах одного бассейна, как правило, переслаиваются или примыкают друг к другу. Тем не менее в целом урановые месторождения пространственно удалены от нефтяных. Мы проанализировали генетическую связь между нефтью, углем и ураном путем сопоставления результатов многочисленных геологических изысканий, анализов и предыдущих исследований Илийского, Сонляо и других бассейнов в Северном Китае. Считается, что мягкий и влажный палеоклимат должен быть важным фактором, влияющим на формирование угольного пласта, верхних и нижних аргиллитовых водоупоров и вмещающих пород, богатых органическими веществами. Таким образом, эти районы добычи угля, возникающие на краях бассейнов, заслуживают детального изучения для разведки на уран. Кроме того, металлогенические эпохи примерно аналогичны эпохам миграции углеводородов и тектонических событий. Существующие данные разведки на нефть могут быть использованы для выяснения региональной и местной тектонической эволюции бассейна, связанного с урановой минерализацией. И, наконец, была представлена грубая взаимосвязь между урановым оруденением и углеводородами. Отметим, что углеводороды не только способствуют формированию урановых месторождений, но также могут ингибировать транспортировку и минерализацию урансодержащих материалов. Регионы с неглубинными месторождениями углеводородного сырья или с большими залежами рассеянных углеводородов не являются идеальными для геолого-разведочных работ на уран.

Приведены результаты двумерного математического моделирования данных профилирования и электротомографии методом вызванной поляризации (ВП) в кусочно-однородных средах, неоднородности в которых различаются строением, размерами, глубиной залегания, а также значениями времени релаксации, заряжаемости и удельного электрического сопротивления. Проведено сопоставление стандартного и спектрального подхода к анализу данных ВП. Рассмотрены случаи, когда анализ временных характеристик ВП позволяет получить дополнительную информацию, в определенных геологических ситуациях имеющую важное практическое значение. На основе результатов моделирования установлены основные особенности временных характеристик ВП в двумерных неоднородных средах. Показано, что анализ временных характеристик ВП наиболее эффективен в том случае, когда глубина залегания аномалеобразующих тел минимальна, а их электропроводность на порядок меньше, чем у вмещающей среды.

Приведен широкий обзор известной в настоящее время малоглубинной портативной геофизической аппаратуры для электромагнитных индукционных зондирований и профилирования, представлены основные технические характеристики приборов. Рассмотрена новая схема многокатушечного малоглубинного наземного зонда, заключающаяся в особом расположении приемных катушек. Последние устанавливаются на линии, на которой вертикальная компонента магнитного поля от генераторной катушки равна нулю. Предлагается наряду с частотой в качестве зондирующего параметра использовать разнос между источником и приемниками. Как следствие, повышается результативность изысканий по исследованию верхней части разреза. Применяя предлагаемую реализацию зондирований, возрастает контрастность получаемых кривых зондирования, что упрощает их интерпретацию. При исследованиях локальных аномальных объектов использование описываемого метода и аппаратуры способствует заметному улучшению качества получаемого геофизического материала. Увеличение эффективности по сравнению с аналогичными приборами показано как на синтетическом, так и на реальном полевом материале.

Описана установка, позволяющая моделировать гидратосодержащие образцы горных пород и измерять их удельное электросопротивление (УЭС) при разных давлениях и температурах, используя цилиндрический четырехэлектродный зонд АMNB. Рассмотрены методики моделирования гидратосодержащих образцов и измерения их УЭС. На установке выполнена серия экспериментов по измерению УЭС песчаных образцов, содержащих воду, лед или гидрат тетрагидрофурана (ТГФ). Показано, что когда в порах образца содержатся гидраты и частично незамерзший водный раствор NaCl и ТГФ, УЭС определяется высокой проводимостью раствора и увеличивается по мере образования гидрата. Наличие в образце гидрата ТГФ в обсуждаемых экспериментах повышало УЭС образца на 180-320 Ом·м при температуре порядка 0 °С. После окончания образования гидрата и заморозки остатков воды УЭС образца стабилизируется на уровне 70-80 кОм·м при температуре -15 °С.

Выполнена интерпретация данных магнитотеллурического зондирования (МТЗ) в Горном Алтае на основе численной модели искажений кривых МТЗ в трехмерной среде. Моделирование искажений проводится по методу Треффца, при котором программный код легко позволяет использовать модели разной степени приближения к исследуемой среде (в зависимости от имеющихся вычислительных ресурсов). Продемонстрированы основные преимущества данного подхода. Пропадает необходимость в выборе между различными кривыми МТЗ (поперечными и продольными, минимальными и максимальными, неискаженными и искаженными). Становятся ненужными процедуры нормализации этих кривых. Все зарегистрированные кривые в полном объеме используются в качестве входных данных для процедуры их инверсии. Оптимизация модели среды с учетом искажений кривых МТЗ, вызванных поверхностными и глубинными неоднородностями, повышает достоверность получаемых геоэлектрических разрезов.