Главная – Журналы – Геология и геофизика 2017 номер 9

Приводится характеристика и обобщение геолого-структурных, изотопно-геохронологических и палеомагнитных данных, впервые полученных для территории о. Жаннетты в составе арх. Де-Лонга. До недавнего времени этот небольшой скальный выступ в Восточно-Сибирском море, открытый в конце позапрошлого века, фактически являлся белым пятном на геологической карте. Проведенные в 2013 г. полевые наблюдения и последующий лабораторный анализ собранной геологической коллекции показывают, что остров имеет вулканогенно-осадочный тип разреза, включающий многочисленные маломощные (до первых метров) дайки долеритов. Последние являются главным объектом настоящего исследования. Полученные ⁴⁰Ar/³⁹Ar изотопно-геохронологические данные свидетельствуют о том, что наиболее ранний этап внедрения даек соответствует эдиакарию (553.6 ± 10.3 млн лет). Позднее, по ранний карбон включительно, можно предполагать несколько тектонотермальных событий, повлиявших на сохранность изотопной системы в изученных долеритах. При этом, согласно палеомагнитным данным, возможен еще как минимум один этап формирования даек - в раннем ордовике, поскольку координаты их виртуальных геомагнитных полюсов практически не отличаются от ордовикского палеомагнитного полюса, установленного для карбонатных пород о. Котельный. Описаны основные петромагнитные характеристики изученных долеритов, магнитная минералогия, обосновывается первичная термоостаточная природа установленной характеристической компоненты, а также согласованность с имеющимися сведениями по палеомагнетизму, тектонике и палеогеографии Новосибирских островов.

Впервые для гранулитогнейсовых блоков Шарыжалгайского выступа (юго-запад Сибирского кратона) обоснован архейский этап осадконакопления. Высокоглиноземистые парагнейсы содержат детритовые цирконы с возрастным диапазоном от 3.70 до 2.74 млрд лет, которые по характеру распределения РЗЭ соответствуют цирконам магматического происхождения. Палеопротерозойские (~1.86 млрд лет) метаморфические цирконы резко обеднены тяжелыми РЗЭ и Y вследствие их образования одновременно с гранатом, геохимические признаки преобразования при метаморфизме обнаруживают и цирконы с возрастом ~2.5 млрд лет. Накопление терригенных осадочных пород предшествовало неоархейскому этапу магматизма (~2.7-2.6 млрд лет), а их метаморфизм произошел на рубеже неоархей-палеопротерозой и в позднем палеопротерозое. Источниками детритовых цирконов служили преимущественно породы мезоархея, такие как магматические протолиты гранулитов и среднекислые магматические породы. Обнаружение в парагнейсах единичных зерен эо- и палеоархейских детритовых цирконов дает первое прямое свидетельство наличия древнейшей коры (до 3.7 млрд лет) в составе гранулитовых блоков Шарыжалгайского выступа. Совокупность геохронологических данных для ортогранулитов и парагнейсов предполагает следующую последовательность геологических событий для гранулитогнейсовых блоков: ~3.7 млрд лет - начало формирования коры, ~3.4-3.2 млрд лет - среднекислый магматизм, включая рециклинг более ранней коры; ~3.0 млрд лет - субсинхронные магматический и метаморфический процессы и дифференциация континентальной коры. Таким образом, весь цикл от начала формирования коры до ее дифференциации и превращения в кору континентального типа произошел в диапазоне от 3.7 до 3.0 млрд лет.

Приведены результаты геохимических и U-Pb изотопных исследований риолит-порфиров хамсаринской свиты. По геохимическим особенностям эффузивы относятся к подтипу А ₂ анорогенных внутриплитных вулканитов, источником расплава которых является континентальная кора. Методом SIMS по цирконам из двух проб установлен U-Pb возраст 463.9±2.8 и 461.7±3.1 млн лет. Проведено сопоставление с субэффузивными гранитоидами огнитского комплекса в граничащем с Хамсаринским террейном Бирюсинском блоке Шарыжалгайского краевого выступа фундамента Сибирской платформы. Граниты идентичны по возрасту хамсаринским эффузивам и близки с ними по геохимической специфике. Хамсаринская свита отнесена к «запечатывающим» комплексам и маркирует верхнюю временную границу аккреции террейнов складчатого пояса и сочленения их с Сибирской платформой.

Представлены оригинальные данные по потокам осадочного вещества в водном столбе Южной котловины оз. Байкал (гл. 1366 м), полученные с помощью седиментационных ловушек в районе расположения Байкальского нейтринного телескопа. Эти исследования были проведены в рамках международного долгосрочного проекта, который начался в марте 1999 г. с целью исследования современного осадконакопления в озере. Общий поток осадочного материала был значительно выше в 2000 г., чем в 1999 г. Это обусловлено исключительным ростом кремнистых диатомовых водорослей рода Aulacoseira в 2000 г., что привело к так называемому «мелозирному году». В составе осадочного вещества биогенный кремнезем преобладает и может достигать 56 %, в то время как концентрации органического углерода и общего азота не превышают 16 и 1 % соответственно.

Представлены результаты исследования флюидных включений (ФВ) в «суперкварцитах» месторождения Бурал-Сардык (Восточный Саян). «Суперкварциты» рассматриваются как источник особо чистого кварцевого сырья, поэтому присутствие в них ФВ является важной характеристикой качества. Впервые на данном объекте для изучения ФВ были применены не только метод микротермометрии, но и масс-спектрометрии индуктивно связанной плазмы с лазерным испарением (LA-ICP-MS). Проведено исследование выделения летучих компонентов в крупке кварцита термодесорбционной масс-спектрометрией. Установлено, что распределение ФВ в зернах кварца неравномерное. Встречаются ФВ уплощенной изометричной и округлой формы, чаще сложной морфологии, размером в поперечнике до 12 мкм. Концентрация солей в составе флюида соответствует 5.5-5.7 мас. % экв. NaCl, а основным элементом в составе его солевой системы является Na, а также на фоновом уровне присутствуют K и Mg. По данным масс-спектрометрического анализа в образце «суперкварцита» основным летучим компонентом является H₂O (от 39 до 124 г/т). Вторая по значимости - группа углеродсодержащих веществ (СО и СО₂, углеводороды). При ступенчатом прогреве образцов выделение H₂O происходит в двух областях - при низких температурах (с максимумом при 400 °С) и при высоких (выше 1000 °С). Результаты химического обогащения «суперкварцитов» указывают на низкие исходные содержания структурных примесей, что расширяет границы для применения данного типа сырья в производстве высокотехнологичных кварцевых изделий.

На трех участках с урановой минерализацией Лицевского рудного района Кольского полуострова методами микротермометрии, газовой хроматографии и рамановской спектроскопии изучен состав флюидных включений в кварце в породах разного возраста и с разным содержанием урана. Установлены различия в температурах гомогенизации, составе водно-солевой системы и солености первичных и вторичных флюидных включений в породах по трем участкам (Скальное, Полярное, Дикое) урановой минерализации. Первичные флюидные включения участков Скальное и Дикое характеризуются водно-солевой системой с хлоридами K и Mg (реже Na) и соленостью от 0.2 до 13.9 мас. % NaCl-экв. Во вторичных включениях соленость растворов повышается до 19.5 % NaCl-экв., появляются хлориды Ca. На участке Полярное первичные включения имеют более сложный солевой состав с хлоридами К, Mg, Са и, возможно, Li, соленость меняется от 1.7 до 10.4 мас. % NaCl-экв. Соленость вторичных включений повышается до 16.9 мас. % NaCl-экв. Газовая составляющая флюида участков Скальное и Дикое представлена практически чистым СО₂ (99.3-100.0 мол. %), в единичных включениях отмечается присутствие N₂ (1.1 мол. %) и СН₄ (0.4 мол. %). На участке Полярное обнаружены только водные включения с азотом. Таким образом, состав флюидов трех участков характеризуется как углекислотно-водный с присутствием хлоридов K, Mg и Ca и незначительной распространенностью водно-солевой системы, представленной только солями Na. Повышение солености вторичных включений и их более сложный состав, представленный СО₂ с примесью N₂ и CH₄, свидетельствует, что флюид становится более восстановительным и, возможно, именно с ним связано образование урановой минерализации.

Изучены флюидные включения, распределение РЗЭ и иттрия, а также изотопные соотношения углерода и кислорода в минералах сульфидно-карбонат-кварцевой минерализации Орловского орогенного месторождения золота. Установлено, что флюидные включения в кальците и кварце гомогенизируются в одинаковом интервале температур 217-170 °С и содержат водные Mg-K-Na растворы с соленостью 3.0-6.4 мас. % NaCl-экв. По данным газовой хроматографии включений, в кварце газовая фаза представлена смесью H₂O (79-977 мкг/г)+СО₂ (2.64-5.35 мкг/г)+CH₄ (0.002-0.018 мкг/г) ± N₂ (0-1.22 мкг/г). Спектры распределения РЗЭ в кальците характеризуются накоплением легких лантаноидов ((La/Yb) _N = 1.28-7.18), величиной отношения (La/Lu) _N = 1.10-6.58, свидетельствующей о преобладании процессов сорбции редких земель во флюиде, небольшими отрицательными аномалиями церия и положительными аномалиями европия. Отрицательные аномалии Се в кальците могут быть обусловлены взаимодействием флюида с известняками, а также присутствием в его составе в небольшом количестве метеорной воды. Положительные аномалии Eu отражают высокотемпературную обстановку (>200-250 °С), существовавшую во флюидной системе до кристаллизации кальцита. Значения δ¹³С_СО2 (-2.0…+0.9 ‰) флюида, близкие к изотопному составу углерода карбонатов вмещающих пород (-2.3…+1.9 ‰), свидетельствуют о метаморфогенном источнике углерода. Величины δ¹⁸О_H2O флюида, отлагавшего кварц (3.1…4.5 ‰) и кальцит (4.0…4.6 ‰, в одной пробе 6.6 ‰), позволяют предполагать, что во флюидной системе преобладала метаморфическая вода с примесью метеорной воды. Предложена модель формирования месторождения, предусматривающая генерацию минералообразующего флюида на прогрессивной стадии зеленосланцевого динамометаморфизма вмещающих пород и образование золотоносной минерализации на регрессивной стадии.

Изучены уровни концентраций элементов-примесей (Ag, Cu, Hg) в золоте золоторудных месторождений, связанных со скарнами и черносланцевыми отложениями (Алтае-Саянская складчатая область (АССО)), Северный Вьетнам), золотосодержащих плутоногенных Cu-Mo-порфировых (АССО) и вулканогенных колчеданных (Рудный Алтай, Урал, Северный Вьетнам). Проведенный анализ золоторудной минерализации в указанных типах месторождений показывает, что наряду с разным составом их продуктивных минеральных ассоциаций отмечается и различие в составе золота. Во всех изученных месторождениях серебро является наиболее распространенной примесью золота, однако величины содержаний Ag сильно различаются и даже в одном типе месторождений могут изменяться в широких пределах. Cодержание Ag в золоте зависит не только от содержания его в гидротермальных растворах, но и контролируются рядом независимых параметров - активностью (фугитивностью) S, температурой, солевым составом и pH растворов. Закономерное понижение пробности самородного золота от ранних его генераций к поздним в месторождениях с сульфидным составом руд связано с понижением температуры и массовым образованием сульфидов, что приводит к уменьшению активности серы в растворах и отложению серебра в самородном золоте, а не в сульфидах. В золоте поздних стадий многих изученных месторождений установлены повышенные содержания Hg, а в ранних, более высокотемпературных, концентрируется медь. Повышенные содержания меди в золоте помимо температуры его образования определяются его содержанием в гидротермальных растворах, о чем свидетельствует связь такого золота с месторождениями базит-гипербазитовых комплексов, а также с медно-скарновыми и медно-порфировыми. В целом механизм формирования золота разного химического состава достаточно сложен и коррелирует в какой-то мере с температурой его образования, а спектр элементов-примесей часто зависит от формационной принадлежности золоторудного объекта, от связи его с тем или иным магматическим комплексом.

Получены новые экспериментальные данные по температурной и барической зависимостям вязкости водосодержащих модельных кимберлитовых расплавов (система: силикат 82 + карбонат 18 мас. %, степень деполимеризации - 100·NBO/ T = 313 - безводный состав, 100·NBO/ T = 247 - содержание воды 3 мас. %) при давлении Н₂О, равном 100 МПа, и при литостатическом давлении 5.5 и 7.5 ГПа в температурном диапазоне 1300-1950 °С. Установлено, что зависимость вязкости таких расплавов от температуры соответствует экспоненциальному уравнению Аррениуса-Френкеля - Эйринга в исследованном диапазоне температур и давлений. Впервые установлен линейный рост энергий активации вязкого течения водосодержащих кимберлитовых расплавов с увеличением давления. Вязкость водосодержащих кимберлитовых расплавов экспоненциально растет в изотермических условиях ( Т = 1800 °С) почти на порядок величины с ростом давления от 100 МПа до 7.5 ГПа. Полученные экспериментальные данные по вязкости водосодержащих кимберлитовых расплавов (погрешность ± 30 отн. %) сравнены с прогнозными зависимостями вязкости безводных кимберлитовых и базальтовых расплавов (100·NBO/ T = 51.5), а также водосодержащих базальтовых расплавов (100·NBO/ T = 80). Показано, что при соизмеримых значениях температуры вязкость водосодержащих кимберлитовых расплавов при умеренном давлении ( Р = 100 МПа) почти на порядок величины меньше вязкости водосодержащих базальтовых расплавов, а при высоких давлениях ( Р = 7.5 ГПа), напротив, более чем в два раза больше вязкости водосодержащих базальтовых расплавов. Впервые установлено, что растворение воды в кимберлитовых расплавах в пределах ошибок измерений не оказывает принципиального влияния на изменения их вязкости как при умеренных (100 МПа), так и при высоких давлениях (до 7.5 ГПа). Тогда как вязкость базальтовых расплавов значительно снижается при растворении в них воды при умеренных давлениях (100 МПа), но при высоких давлениях ( Р > 3.5 ГПа) эффект растворенной воды также нивелируется.

Путем численного моделирования показано, что высота газовых «факелов» над подводными выходами метана существенно зависит от параметров водной среды. Использовалась имитационная модель динамики всплывающего пузырька. Наряду с газообменом через стенку пузырька учитывалось образование газогидрата, интенсивность которого определялась турбулентным теплообменом с водой. Расчеты проводили для глубин от 250 до 1500 м при начальном диаметре пузырьков от 0.2 до 1.5 см. Показано, что при характерной для арктических морей температуре воды всплывающий пузырек метана превращается в газогидратный лед, преодолев интервал глубин до 1-2 м. В то же время при температуре воды, превышающей температуру гидратообразования вблизи дна моря или близкой к ней, пузырьки до полного растворения или же полной гидратации преодолевают интервал глубин в десятки и сотни метров.

В скорости векового хода (СВХ) элементов геомагнитного поля (ГМП) - горизонтальной составляющей Н , вертикальной составляющей Z и наклонении I были выявлены флуктуации двух видов: с коротким (3 ± 0.15 года) периодом (КФ) и длиннопериодные (ДФ) с периодами 10-70 лет. В этой статье оценены флуктуации СВХ горизонтальных составляющих ГМП X , Y и D , периоды и амплитуды их КФ. Флуктуации СВХ Y и D синхронны и имеют одинаковые фазы, а флуктуации СВХ Х противоположны им по фазе, за исключением областей вблизи магнитных полюсов. Периоды КФ X , Y и D практически те же - 2.8 ± 0.14 года. Изучены джерки в СВХ Y , особенно значительные в 1969 и 1978 гг. в Европе. Показано, что джерки - это элемент длиннопериодных флуктуаций СВХ Y ; они заметны при совпадении экстремумов одного знака в ДФ и КФ. Джерки не обязательно рассматривать как особое явление, они могут быть представлены суммой квазипериодических флуктуаций ДФ и КФ.

В образцах долеритов из пермотриасовых трапповых интрузий Сибирской платформы в ходе стандартной пошаговой термочистки в температурном диапазоне 250-450 °С нами было выявлено массовое возникновение среднетемпературной компоненты намагниченности, направленной противоположно высокотемпературной компоненте. В то же время антиподальная компонента не обнаруживается при чистке переменным полем, а при непрерывном терморазмагничивании наблюдается в ином температурном диапазоне. Результаты лабораторных исследований и математического моделирования доказывают, что выявленная среднетемпературная компонента намагниченности является артефактом и возникает вследствие явления магнитной памяти, которую демонстрируют образцы однофазно-окисленных титаномагнетитовых зерен со свойствами самообращения. Это явление может существенно влиять на результаты пошаговой температурной чистки и приводить к ошибкам в анализе палеомагнитных направлений. Учитывая, что однофазно-окисленные титаномагнетитовые зерна широко распространены в вулканических породах, мы предлагаем для идентификации истинных палеонаправлений использовать непрерывную температурную чистку в комплексе со ступенчатой. Расширение нашей модели на случай, когда вторичная компонента NRM₂ накладывается под некоторым углом на первичную частично обращенную компоненту NRM₁, объясняет наблюдаемые различия в результатах пошаговой и непрерывной температурных чисток образцов базальтов Стинс Маунтин (Steens Mountain, США).

Статья посвящена исследованию фрактальных свойств массивов геофизических данных, полученных в результате площадных съемок над иерархически организованными геологическими системами. На примере данных магнитной съемки Печенгского рудного района показано, что удобным инструментом для исследования фрактальных свойств массивов геофизических данных является двумерный вейвлет-анализ. Использование вейвлет-анализа позволяет выявлять иерархическую структуру организации рудного района в целом, производить количественные оценки степени неоднородности среды и делать выводы о локальных свойствах геологической системы, например, о рудоперспективности отдельных участков.