Главная – Журналы – Геология и геофизика 2017 номер 8

Исследования стекловатых базальтов и кристаллов-лапиллей с помощью высокотемпературной газовой хроматографии свидетельствуют о необычных для надсубдукционных расплавов особенностях флюидного режима влк. Толбачик. Устанавливается явное истощение преобладающими в островодужных и океанических расплавах летучими компонентами, что подтверждает аномальность флюидных систем вулкана. Cтекловатые базальты содержат незначительное количество воды (0.16-0.27 мас. %) и углекислоты (95-440 г/т). Новые данные по летучим компонентам в кристаллах-лапиллях плагиоклаза влк. Толбачик свидетельствуют о минимальных значениях СО₂, а также суммы всех газов (кроме Н₂О) и об относительном обогащении восстановленными флюидами (СО, СН₄) по сравнению с базальтами. В целом данные по базальтам и кристаллам-лапиллям плагиоклаза показывают эволюцию составов летучих компонентов во времени с увеличением роли восстановленных флюидов (СО, СН₄) и падением количества СО₂, а также суммы всех газов (кроме воды) от древних к современным извержениям вулкана. Установлена закономерная связь характеристик летучих компонентов и химических составов базальтов и кристаллов-лапиллей плагиоклаза влк. Толбачик - падение содержания углекислого газа и рост количества восстановленных флюидов (СО и СН₄) при увеличении значений FeO/MgO, K₂O в породах и анортитового компонента в плагиоклазах.

На щелочно-ультраосновном карбонатитовом Томторском массиве (Якутия), содержащем уникальное месторождение Sc-REE-Y-Nb руд, было изучено влияние исходных расплавов на химический состав породообразующих минералов щелочных лампрофиров (мончикитов) из вулканической серии калиевых порфировых щелочно-ультраосновных пород. Ранее при термобарогеохимических исследованиях было установлено, что эти породы формировались из двух смешивающихся щелочно-базитовых расплавов разного типа щелочности. При детальном изучении химического состава минералов было выяснено, что для большинства вкрапленников характерна многократная незакономерная зональность, которая фиксирует влияние разных исходных магм и их смешение. Было установлено, что ядра вкрапленников диопсида (Di I), в которых ранее были обнаружены включения железистых Na-расплавов, имеют высокожелезистый состав с низкими содержаниями Ti, Al и Ca и повышенными Na и Mn. Промежуточные зоны вкрапленников (Di II), содержащие включения высокомагнезиальных K-расплавов, отличаются повышенной магнезиальностью, высокими количествами Ti, Al и низкими Mn и Na. Мелкие зерна основной массы, а также краевые, иногда и промежуточные зоны вкрапленников диопсида часто имеют смешанный состав между Di I и Di II с несколько повышенными значениями Mg, Ti, Al. Во вкрапленниках амфибола, так же как во вкрапленниках диопсида, присутствуют зоны как с пониженной магнезиальностью и повышенными отношениями Na/K и высоким Mn, так и зоны с высокой магнезиальностью, более низкими отношениями Na/K, низким Mn и повышенным Ti. Среди флогопитов отмечаются аналогично две разновидности: высокомагнезиальная с высоким содержанием Si, K и низким Mn и низкомагнезиальная с низким количеством Si, K и высоким Mn. Ильменит, титаномагнетит, мелкие зерна фемических минералов имеют преимущественно смешанный варьирующий состав. Сделан вывод, что химический состав породообразующих минералов, особенно зональных вкрапленников, фиксирует участие в их кристаллизации двух щелочно-базитовых расплавов - натриевых высокожелезистых, обогащенных Mn и калиевых высокомагнезиальных, обогащенных Ti, но обедненных Mn.

Геохимическими и U-Pb геохронологическими исследованиями установлено, что щелочные сиениты Чининского массива имеют возраст 311.4±1.8 млн лет и, в отличие от большинства массивов Витимской зоны развития щелочного магматизма, калиевую специализацию. По геохимическим особенностям породы близки к нефелиновым сиенитам Сыннырского массива, возраст которых составил 289.5±3.5 млн лет. Источником щелочных сиенитов Чининского массива, наиболее вероятно, были коровые протолиты.

Детально изучен квазитравертин, впервые обнаруженный в Чебаково-Балахтинской впадине Минусинского прогиба (Республика Хакасия, Россия) и получивший свое название благодаря внешнему сходству с классическими ископаемыми травертинами (палеотравертинами). Он слагает небольшой тонкий слой между кровлей базальт-долеритового силла и вмещающими известковистыми алевролитами. Проведено детальное его изучение и сравнение с девонскими палеотравертинами, находящимися на удалении нескольких километров, указаны визуальные и петрогеохимические признаки их сходства и различия. Согласно модели авторов, формирование квазитравертина происходило в два этапа - седиментационный и гидротермально-метасоматический. На первом этапе образовались тонкослоистые известняки, находящиеся в тесной ассоциации с известковистыми алевролитами раннедевонской шунетской свиты, а на втором этапе они подверглись гидротермально-метасоматической проработке, которая сопровождалась попутным отложением кальцита, пренита и пиробитума (керита).

Рассмотрены результаты анализа изотопно-геохимических особенностей вулканогенно-осадочных пород карсакпайской серии Южного Улутау (Центральный Казахстан), представленных вулканитами основного состава, кремнистыми, кремнисто-железистыми осадками и кварц-серицит-хлоритовыми сланцами. Тесная связь железистых кварцитов с внутриплитными вулканитами указывает на то, что они формировались в тектонически-активном бассейне. Изотопный состав Nd железистых кварцитов определялся синхронным подводным вулканизмом, тогда как для сланцев величина ¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd контролировалась, в том числе и изотопным составом Nd более древних источников. Мезопротерозойские значения Nd модельных возрастов и положительные величины ε_Nd( t ) для метатерригенных пород карсакпайской серии свидетельствуют о существовании в источниках сноса ювенильного материала мезопротерозойского возраста. Минимальные значения Nd модельных возрастов позволяют предположить нижнюю границу осадконакопления не древнее 1.3 млрд лет.

В серии гидротермальных ростовых экспериментов с внутренним пробоотбором при 450 °С и давлении 100 МПа (1 кбар) определены коэффициенты сокристаллизации Сr, V и Fe ( D _Me/Fe) в магнетите и сульфидных минералах (пирите, халькопирите, железосодержащем сфалерите) в полифазных ассоциациях. Полученные результаты сопоставлены с данными предыдущей работы по D _Mn/Fe. Магнетит и пирит характеризуются наибольшими D _Me/Fe как Cr, так и V. Они составляют 1.2 и 2 для Cr и 6.6 и 1.1 для V в магнетите и пирите соответственно. Для них же отмечаются наибольшие коэффициенты распределения минерал/раствор. Наиболее низкие D _Me/Fe установлены для V и Cr в халькопирите (0.03 и 0.04 соответственно), которые тем не менее немного выше, чем для Mn в магнетите (0.01). Хотя осаждение магнетита и сульфидов железа не влияет сколько-нибудь существенно на эволюцию Mn в растворе и разделение Mn и Fe, кристаллизация магнетита и пирита будет способствовать снижению содержания Cr и V в растворе относительно Fe. Полученные данные применимы для реконструкции химического состава палеофлюидов. Шпинели с сопоставимыми концентрациями Mn, V и Cr, в принципе, могут образоваться при участии метаморфических растворов, но при условии, что последние сильно обогащены Mn относительно Fe и характеризуются сравнимыми с Fe содержаниями V и Cr. Подобные растворы являются экзотическими. Обычно образующий магнетит гидротермальный флюид содержит миллионные доли V и Cr относительно Fe, при этом содержание в нем марганца может иметь тот же порядок величины, что и железа. Полученные данные представляют интерес для реконструкции эволюции химического состава Мирового океана в различные геологические эпохи. Показано, что валовой коэффициент распределения элементов переменной валентности между минералом и гидротермальным раствором варьирует в широких пределах даже при постоянных Р , Т -параметрах и составе раствора и применим лишь для качественных оценок «совместимости» элементов. По сравнению с ним валовой коэффициент сокристаллизации химически близких элементов менее зависим от условий, имеет примерно в 3 раза меньший коэффициент вариации и допускает возможность анализа разделения элементов в гетерогенных флюидно-минеральных системах.

Кристаллическая структура бетехтинита из Джезказганского рудного месторождения (Казахстан) уточнена до R ₁ = 0.047 по 1321 независимым рефлексам. Минерал принадлежит к ромбической сингонии, пространственная группа Immm , a = 3.9047(6), b = 14.796 (2), c = 22.731(3) Å, V = 1313.3 (3) ų. В сравнении с предыдущими структурными исследованиями уточнение структуры позволило выявить пять дополнительных частично заселенных позиций Cu. Всего кристаллическая структура содержит одну позицию Pb и тринадцать позиций Cu. Атом Pb находится в семерной координации. Координационные геометрии меди различны: позиции Cu1, Cu2, Cu3 Cu6, Cu7, Cu8 и Cu9 имеют тетраэдрическую координацию, тогда как позиции Cu4, Cu5, Cu10, Cu11 и Cu13 окружены тремя атомами серы. Позиция Cu12 координирована двумя атомами S с образованием гантельной конфигурации CuS₂. Кристаллическая структура бетехтинита состоит из сложных Pb-Cu-сульфидных стержней, вытянутых параллельно оси a . Стержни имеют ромбическое сечение с размерами вдоль диагоналей 11·16 Ų. Ядро стержней составляют колонки из тетраэдров CuS₄, которые можно рассматривать как модули, вырезанные из структуры флюорита CaF₂. Колонки инкрустированы треугольниками Cu4S₃ и Cu5S₃, а также атомамиPb, что приводит к образованию стержней состава [Pb₂Cu₁₆S₁₅], связанных вдоль оси b через атомы S6. Слабозаселенные позиции меди находятся в пространстве между стержнями. Кристаллохимическая формула изученного образца бетехтинита может быть представлена как Pb₂Cu_22.18Fe_1.04S₁₅, что находится в полном согласии с химическими анализами минерала и расходится с предложенной ранее формулой Pb₂(Cu, Fe)₂₁S₁₅. Общая кристаллохимическая формула минерала может быть записана как Pb₂(Cu, Fe)_22-24S₁₅. Параметры информационной сложности кристаллической структуры бетехтинита равны следующим величинам: I_G = 3.696 бит/ат. и I_G,total = 144.131 бит/яч. Распад бетехтинита при температурах выше 150 °C, приводящий к образованию смеси галенита (PbS, I_G = 1.000 бит/ат.; I_G,total = 2.000 бит/яч.) и халькозина (Cu₂S, I_G = 1.500 бит/ат.; I_G,total = 12.000 бит/яч.), сопровождается понижением структурной сложности и повышением конфигурационной энтропии системы.

Рассмотрены проблемы выделения стратотипических разрезов, а также корреляции пластов неокомского продуктивного комплекса Западной Сибири в связи с его клиноформным строением. Представлены принципиальная сиквенс-стратиграфическая модель неокома, а также схема сопоставления пластов литофациальных районов берриас-нижнеаптских отложений Западной Сибири.

В Горном Алтае в центре Уймонской впадины скв. № 1 впервые вскрыт уникальный по мощности (400 м) разрез неоген-четвертичных отложений. В основании его непрерывной последовательности достоверно установлены миоцен-плиоценовые озерные образования туерыкской свиты. Это подтверждается новыми палеонтологическими данными (фауна остракод, споры и пыльца). Выше вскрыты, предположительно, нижнеплейстоценовая озерно-аллювиальная бекенская, среднеплейстоценовая аллювиально-пролювиальная башкаусская свиты, а также среднеплейстоценовые ледниковые, флювиогляциальные, аллювиальные образования и верхнеплейстоценовые озерно-ледниковые отложения. Результаты бурения скв. № 1 однозначно свидетельствуют, что Уймонская впадина существовала уже в миоцене, когда в ней накапливалась невскрытая полностью толща озерных отложений туерыкской свиты. Наличие невскрытого низкоомного интервала разреза осадочного выполнения впадины значительной мощности позволяет предполагать, что ее заложение могло произойти еще раньше - в палеогене. Следовательно, тектоническое развитие и история осадконакопления в Уймонской впадине имеют сходные черты с Чуйской и Курайской впадинами Горного Алтая.

Дана характеристика постоянного естественного электрического поля (EП) золоторудных площадей Сибирского региона. Определены закономерности пространственных изменений его потенциала, параметры и свойства аномалий. Установлена природа возникновения естественного электрического поля у основных генотипов месторождений. Показано, что в создании электрического поля основную роль играют физико-химические процессы, протекающие на синрудных метасоматитах с электронной проводимостью, и процессы циркуляции грунтовых вод. Продемонстрировано, что собственно рудные тела не вносят заметного влияния на структуру наблюдаемых электрических полей. Даны рекомендации по применению метода ЕП на золоторудных объектах различных типов.

Исследованы структура и физические свойства природных сфалеритов и галенита Дальнегорского рудного массива. В интервале 80-300 К методом рентгеновской дифракции установлена нелинейность температурной зависимости параметра элементарной ячейки сфалерита. Изучена микроструктура образцов и определен элементный состав сфалеритов, отличающихся содержанием железа. Показано, что повышение содержания железа в твердом растворе сфалерита приводит к росту параметров элементарной ячейки. Установлено, что сфалериты являются изоляторами и в температурном интервале от 4 до 300 К имеют абсолютные значения удельного электрического сопротивления более 1 МОм·м. На температурной зависимости намагниченности сфалерита при нагреве выявлен максимум, соответствующий переходу из антиферромагнитного в ферримагнитное состояние с температурой Нееля около 90 К в полях 0, 0.15 и 1.00 Тл. Магнитное состояние природного галенита обусловлено примесью сфалерита - на температурной кривой намагниченности при нагреве зафиксированы экстремумы, характерные для сфалерита.