Главная – Журналы – Геология и геофизика 2017 номер 10

Представлены новые геохимические и изотопно-геохронологические данные по породам габброидных массивов Крестовской зоны Ольхонского композитного террейна. Массивы объединены в два комплекса: бирхинский с возрастом около 500 млн лет и усть-крестовский с возрастом около 470 млн лет. В обоих комплексах проявлено несколько фаз внедрения. Особенности петрографической структуры пород указывают на то, что становление массивов проходило в тектонически неспокойных условиях. Геохимические характеристики пород обоих комплексов свидетельствуют о сходстве с надсубдукционными базальтами, но породы усть-крестовского комплекса обогащены несовместимыми элементами по сравнению с бирхинскими. Аналогичная смена геохимических характеристик отмечена в габброидах других районов Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП): Юго-Восточной Тувы, Горной Шории, Западной Монголии. Предложена модель закономерной смены состава родоначальных магм при взаимодействии мантийного плюма с надсубдукционной литосферной мантией.

Основываясь на новых геолого-структурных, минералого-геохимических и изотопных (Sm-Nd, Rb-Sr и U-Th-Pb) данных для интрузивных и метаморфических пород Зимовейнинского массива, впервые в аккреционно-коллизионной структуре Южно-Енисейского кряжа юго-западного обрамления Сибирского кратона установлена адакит-габброидная ассоциация. Показано, что адакиты (кварцевые диориты, тоналиты и плагиограниты) и ассоциирующие с ними габбро-анортозиты этого массива формировались в интервале 576-546 млн лет назад (U-Th-Pb исследования цирконов, метод SHRIMP-II), на заключительном этапе неопротерозойской эволюции активной континентальной окраины Сибирского кратона. Полученные результаты свидетельствуют о генетических взаимоотношениях адакитов с вмещающими их обогащенными Nb метабазитами Зимовейнинского массива. Исследуемые в статье поздненеопротерозойские адакиты могли образоваться в обстановке трансформного скольжения литосферных плит после прекращения субдукции как из корового, так и мантийно-корового источников, подобно кайнозойским магматическим комплексам трансформной окраины восточного обрамления Евразии.

В результате проведенных U-Pb геохронологических исследований в истории геологического развития Буреинского континентального массива восточной части Центрально-Азиатского складчатого пояса выделены по крайней мере два этапа проявления неопротерозойского магматизма - 940-933 и 804-789 млн лет. С первым этапом (940-933 млн лет) связано формирование протолитов метагабброидов и амфибол-биотитовых гнейсогранитов бассейна р. Бурея. Геохимические особенности этих пород свидетельствуют, что наиболее вероятной геодинамической обстановкой их образования является обстановка островной дуги на континентальном основании или активной континентальной окраины. Ко второму этапу (804-789 млн лет) относится формирование биотитовых лейкогранитов и гастингсит-лепидомелановых гранитов (граниты А -типа) бассейна р. Чепкан. Последние по геохимическим особенностям близки к внутриплитным гранитоидам. Выделенные этапы магматизма являются одними из самых древних для континентальных массивов восточной части Центрально-Азиатского складчатого пояса. Не исключено, что они связаны с этапами формирования и распада суперконтинента Родиния.

Получены данные по геохимическому и Sm-Nd изотопному составам метатерригенных пород корниловской и шубутуйской свит Хамардабанского террейна. Установлено, что формирование флишоидных отложений корниловской свиты происходило за счет пород кислой специализации зрелой коры. Источниками сноса для толщ шубутуйской свиты, характеризующихся «базитовыми» (4.5-7.5 мас. %) концентрациями MgO, а также высокими содержаниями Cr и Ni, являлись основные-ультраосновные островодужные образования. Изотопные данные указывают на существенную роль в составе протолита корниловской свиты древних коровых пород (ε_Nd( Т ) = -10…-6.2), а шубутуйской - синхронного осадконакоплению ювенильного материала (ε_Nd( Т ) = -2.9…-1.5). Разные модельные возрасты (1.7-2.0 и 1.3-1.4 млрд лет), состав, источники сноса и крупный (более 100 млн лет) перерыв в осадконакоплении указывают на то, что отложение толщ корниловской и шубутуйской свит происходило в различных бассейнах седиментации. Состав разреза и Nd-изотопные характеристики позволяют предполагать, что накопление отложений шубутуйской свиты связано с островодужными обстановками Джидинского террейна, а корниловская свита рассматривается как завершающий стратон разреза Хамардабанского террейна, формирование которой происходило в окраинно-континентальных условиях.

Пестрота химического состава вод озер, даже расположенных на расстоянии нескольких сотен метров, давно привлекает внимание исследователей. Детальное гидрохимическое опробование двух малых содовых озер в Кулундинской степи, находящихся на расстоянии 14 км друг от друга, позволило ответить на ряд вопросов. Несмотря на рН > 9, что явилось основанием для отнесения их к содовым, они отличаются составом соленых вод (HCO₃-Cl-Na и Cl-SO₄-Na-Mg) и донных осадков. Индикативными минералами отложений озера у дер. Северка являются пирит, разупорядоченные Ca-смектиты и доломит, резко преобладающий особенно в нижней части разреза. В донном осадке второго озера доминируют терригенные кварц, полевые шпаты, Ca-избыточный доломит и Mg-кальцит с увеличением доли карбонатов в нижней части разреза. На основании ряда изложенных фактов предположено, что ландшафтное положение, влияние подземных вод и техногенный фактор (распахивание земель) являются основной причиной различий двух озерных систем. Поставлена задача исследования биоценозов и влияния их деятельности на диагенез донных осадков.

Для экспериментального моделирования процесса образования пентландит-борнитовых руд при фракционном затвердевании сульфидной магмы была проведена квазиравновесная направленная кристаллизация расплава состава (мол. %): Cu = 17.19, Fe = 19.05, Ni = 19.66, S = 44.10, из которого могут кристаллизоваться одновременно пентландит и борнит. По результатам измерения среднего состава твердой фазы построены кривые распределения компонентов в слитке и рассчитано изменение состава расплава в процессе направленной кристаллизации. Полученные данные показали, что закристаллизованный образец состоит из шести зон, каждая из которых имеет характерный фазовый и химический состав. В тетраэдре составов системы Cu-Fe-Ni-S траектория изменения состава расплава выглядит как ломаная пространственная кривая, каждому сегменту которой соответствует точка, показывающая средний состав одной из зон. Эти точки образуют неупорядоченное множество, что свидетельствует о сложном характере процесса фракционирования. Исследования характерных микроструктур по длине слитка с использованием данных по его усредненному химическому составу позволили предположительно определить перечень кристаллизующихся из расплава первичных фаз (борнитовый твердый раствор bnss, три типа пентландита с разным катионным составом: cfpn, npn и сnpn; четверной твердый раствор tss, а также установить последовательность выделения этих фаз и их ассоциаций из расплава в шести зонах: cfpn (зона I) / cfpn + bnss (зона II) / cfpn + bnss + npn (зона III) / tss + bnss (зона IV) / cnpn + bnss (зона V) / npn + bnss (зона VI). Составлена схема фазовых реакций вдоль пути кристаллизации и показано существенное влияние высокотемпературных форм пентландита на процесс фракционирования. Эти результаты соответствуют представленным ранее данным о фракционной кристаллизации многокомпонентных сульфидных расплавов и теоретическим закономерностям этого процесса. В ранее проведенных исследованиях получали образцы с небольшим количеством зон, получение образца из шести зон наблюдалось впервые. Установленная в образце зональность относится к сложному по своему характеру второму классу низкосернистой зональности рудных тел. Эти же данные подтверждают возможность существования разных видов зональности в пределах основных двух классов зональности медно-никелевых рудных тел.

Приведены результаты U-Pb (SHRIMP-II) и Ar-Ar геохронологического изучения пород Чуктуконского массива, входящего в состав чадобецкого щелочно-карбонатитового комплекса, а также развитой по ним коры выветривания. Метод U-Pb (SHRIMP-II) использовался для датирования перовскита из пикритов и монацита из коры выветривания, метод Ar-Ar - для риппита из карбонатитов. Риппит впервые использован в качестве геохронометра. Полученные значения возраста (252±12 и 231±2.7 млн лет) свидетельствуют о проявлении двух магматических импульсов. Они близки по времени с этапами щелочного магматизма Сибирской платформы (250-245 и 238-234 млн лет) и, наиболее вероятно, характеризуют процессы, сопровождающие и завершающие деятельность мантийного суперплюма, формировавшего Сибирскую изверженную провинцию в период 250-248 млн лет. Возраст, полученный по монациту (102.6 ± 2.9 млн лет), отражает время формирования рудоносной коры выветривания по породам массива.

Показано, что при ⁴⁰Ar/³⁹Ar датировании возрастной спектр образца может быть существенно искажен за счет усреднения изотопного состава аргона по доле выделенного газа при измерениях. Предложены новые методы аппроксимации возрастных спектров, обеспечивающие подавление данных искажений. Эффективность применения представленных методов аппроксимации показана на экспериментальном примере. Предложен новый метод измерения возрастных спектров с высоким разрешением по доле выделенного газа. Метод измерений основан на накоплении экспериментальных данных и позволяет по мере необходимости уточнять возрастной спектр или его отдельные участки. Применимость и эффективность рассмотренного метода показана на экспериментальном примере. Представленный метод может быть использован не только для измерения возрастных спектров при ⁴⁰Ar/³⁹Ar датировании, но и для измерения других характеристик изотопных систем образцов горных пород и минералов при поэтапном выделении анализируемого вещества.

Одно из наиболее крупных на юго-востоке Западной Сибири Игольско-Таловое месторождение является эталонным для верхнеюрских залежей этого региона. В работе выполнена комплексная интерпретация сейсмических материалов и данных бурения, создана серия региональных сеймогеологических разрезов и палеоразрезов, построены наборы структурных карт и карт изопахит сейсмогеологических комплексов, которые послужили основой структурно-тектонического анализа и изучения истории формирования Игольско-Талового куполовидного поднятия, контролирующего верхнеюрскую нефтяную залежь. Сделан вывод о том, что в рельефе кровли юры локальные структуры, осложняющие Игольско-Таловое куполовидное поднятие, были сформированы в неокоме над эрозионно-тектоническими выступами фундамента; объединение куполов в крупную антиклинальную ловушку произошло в кайнозое благодаря региональным тектоническим процессам. Анализ верхнеюрской углеводородной системы и результаты бассейнового моделирования показали, что на исследуемой территории процессы генерации углеводородов нефтепроизводящими породами баженовской свиты начались в туроне, достигли максимума в кайнозое и продолжаются в настоящее время, что и предопределило полное заполнение антиклинальной ловушки и формирование одного из наиболее крупных на юго-востоке Западной Сибири Игольско-Талового нефтяного месторождения. Анализ геолого-геофизических материалов по юго-востоку Западной Сибири показал, что по схожему сценарию происходило формирование всех верхнеюрских месторождений этого региона.

Приведены результаты комплексной интерпретации геохимических исследований органического вещества (ОВ), палеогеографических реконструкций, данных ГИС и циклостратиграфического анализа для васюганского, георгиевского и баженовского горизонтов келловей-нижнеберриасских отложений западной части Енисей-Хатангского регионального прогиба и прилегающих районов Западно-Сибирской геосинеклизы. Для каждого из горизонтов выделены зоны, в которых шло накопление террагенного, смешанного и аквагенного ОВ. Выявлен характер распространения органического вещества разных типов как по площади, так и по разрезу. Исследования показали, что аквагенный тип ОВ в келловей-оксфордское время накапливался преимущественно в наиболее погруженных зонах рассматриваемой территории. Со временем зона аквагенного ОВ расширялась и достигла максимального распространения в Большехетской мегасинеклизе в кимеридже и ранней волге, а на западе Енисей-Хатангского регионального прогиба в волжское и раннеберриасское время.

В настоящее время для морской разведки залежей углеводородов широко применяются методы зондирования, связанные с воздействием на вмещающую среду импульсов электромагнитного поля. Разведку осуществляют с помощью расположенных в толще воды исследовательских комплексов, а также сопутствующих им аппаратуры и оборудования. Задачей, решаемой авторами, являлась разработка комплекса аппаратуры и способа морской электроразведки с его использованием, позволяющих с высокой долей вероятности прогнозировать наличие нефтегазового месторождения в подстилающей среде, а также снизить трудоемкость работ по снятию необходимых для этого параметров. Для реализации заявленной задачи предлагается подповерхностное устройство для морской электроразведки во время движения судна. Для определения эффективных частот, сил тока в кабелях, размеров и эффективности установки используются как теоретические знания о работе подобных установок в аналогичных средах, так и численное моделирование разработанной установки. В качестве математического аппарата выбран трехмерный векторный метод конечных элементов.

Термический режим в буровой скважине моделируется заполненным водой вертикальным каналом, проходящим в массиве горной породы, на внешних границах которого поддерживается постоянный температурный градиент. Приведены результаты численного моделирования свободной тепловой конвекции, возникающей в таком канале. Анализ полученных результатов свидетельствует о существовании двух типов конвективных температурных эффектов, нарушающих естественное распределение температуры горных пород: нестационарного эффекта, проявляющегося в колебаниях относительно среднего значения температуры на данной глубине, и квазистационарного - вызывающего искажение естественных температур и температурного градиента. Полученные статистические соотношения для оценки характеристик температурных колебаний и скоростей конвективных течений хорошо согласуются с данными, зарегистрированными в реальных скважинах.