Главная – Журналы – Геология и геофизика 2019 номер 9

Рост Тибетского плато остается загадкой из-за его размера и большой высоты. На основе синтеза данных по предшествующим коллизиям, палеоальтиметрии, геохимии ультракалиевых лав и их редких мантийных источников, в комбинации с реинтерпретацией данных томографии, мы предполагаем, что рост Тибета происходил в два основных этапа. Изначально, аккреция террейнов Гондваны к окраине южной Азии, особенно в течение раннего триаса - мелового периода, привела к первому эпизоду роста плато, что оказало влияние на площадь, составлявшую около 2/3 современного плато. Мы предполагаем, что в течение позднего мела кора Тибета достигла мощности около 50-55 км, что является эквивалентным высоте около 2500-3000 м с отдельными формами рельефа, которые могли превышать 4000 м. Еще одним важным последствием этих последовательных аккреций был сильный метасоматизм и смягчение верхней части чехла Тибета. Наблюдаемая в настоящее время низкоскоростная аномалия P-волн в центральной части Тибета соответствует не температурной, а вещественной аномалии. Начиная с 50 млн. лет назад, встречное движение Индии и Азии, которое оценивается в 1000 км со стороны Тибета, привело к сокращению плато примерно на 40%. Мы предполагаем, что это дополнительное укорочение, которое привело к современной мощности земной коры в 70 км и средней высоте 4800 м, компенсировалось реактивацией континентальных слэбов вдоль предыдущих сутур и равномерным укорочением коры.

На основе многолетних комплексных исследований (в которых принимали участие геохимики, гидробиологи, почвоведы и химики) проведена количественная оценка особенностей фракционирования элементов в процессе осадконакопления. Аналитические исследования химического состава проб воды, почв, донных осадков, биоты проходили в Центре коллективного пользования научным оборудованием для многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (ЦКП МИИ СО РАН) и в Институте катализа СО РАН. На основе минералого-геохимического подхода выбраны озера с различным типом биогенетического формирования и класса органоминеральных отложений, и в них проведены детальные исследования взаимоотношений органической и минеральной частей осадка. Установлено, что органоминеральные отложения различных классов и биогенетических типов формирования отличаются не только по содержанию главных элементов (Si, Ca, C, O), но и групповым составом органического вещества. Выявлено прямое влияние трансформации органического вещества на минеральный состав донных отложений. Содержания остальных элементов меняются в узком диапазоне. При этом различие в концентрациях элементов между органоминеральными отложениями разных типов и классов сопоставимы с аналогичными внутри одного класса. Основополагающую роль в формировании геохимического и минерального состава органоминеральных отложений малых озер играют сложные биологические, биохимические и физико-химические процессы, зависящие в основном от азональных факторов и протекающие в условиях длительного ледостава (в анаэробных условиях).

Проведен детальный анализ хемостратиграфических исследований уровня ОАЕ2 (океанского аноксического события Бонарелли на границе сеномана и турона) в разных регионах мира. Рассмотрены окислительно-восстановительные условия в различных бассейнах в течение этого события. Палеоокеанические отложения Восточной Камчатки, содержащие следы OAE2, сопоставлены с аналогичными отложениями на подводных вулканических возвышенностях северо-западной части Тихого океана. Приведены данные об аномалиях металлов и экскурсах изотопно-углеродных кривых в пограничных отложениях сеномана и турона. Радиоизотопные датировки вулканических пород некоторых крупных магматических провинций сопоставлены со временем проявления ОАЕ2. Проанализированы причины и закономерности события Бонарелли, взаимодействие определяющих его факторов. Ведущую роль в развитии ОАЕ2 сыграло поступление в океаны питательных веществ в результате повышенной магматической и гидротермальной активности и континентального выветривания. Распределение в пространстве областей накопления черных сланцев контролировалось особенностями океанской циркуляции. Геохимические и биохимические процессы, связанные с повышенной продуктивностью, вели к снижению последней и возвращению океана к кислородным условиям.

Представлены результаты изучения отношения концентраций изотопов гелия в подземных флюидах Восточного Саяна. Выявлена Окинско-Саянская аномалия протяженностью около 350 км. Она является продолжением Тункинской изотопно-гелиевой аномалии юго-западного фланга Байкальской рифтовой зоны. Пространственное распределение аномалии связано с разломной зоной Восточного Саяна. Рассчитаны значения теплового потока ( q_R ), совпадающие с прямыми измеренными значениями ( q _Т). На всем протяжении Окинско-Саянской и Билин-Бусийнгольской рифтовых зон наблюдается сопряженность аномальных значений теплового потока и ³He/⁴He. Сопряженность теплового потока и ³He/⁴He на всем протяжении разломной зоны подтверждает, что оба параметра (геофизический и геохимический) обусловлены процессом тепломассопереноса. Носителем мантийного гелия и глубинного тепла является силикатное вещество - мантийные массы плюма Южно-Байкальской вулканической области (ЮБВО). Установленная согласованная вариативность аномальных значений отношений изотопов гелия и теплового потока по Окинско-Саянской разломной зоне указывает на продолжение рифтогенных и магматических процессов по простиранию Восточно-Саянского разлома. Такая картина согласуется с данными сейсмотомографии, по которым низкоскоростные аномалии под юго-западной частью Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) в верхних 200 км литосферы протягиваются вплоть до Сибирского кратона. Условиями, способствующими проявлению магматизма на крайнем юго-западе БРЗ, явились изменение тектонического режима в плиоцене и активность мантийных масс плюма ЮБВО. Полученные изотопно-гелиевые данные и высокие значения теплового потока указывают на продолжение рифтогенной и магматической активности на северо-запад по простиранию разломных зон Восточного Саяна и соответствуют геотермической модели для континентальных рифтов, в которой активность мантии - не причина, а следствие деформаций в перекрывающей литосфере. Предложенная геотермическая модель для Байкало-Монгольского региона продолжается на северо-запад за пределы трехлучевой системы грабенов по простиранию разломных зон Восточного Саяна.

Обсуждается использование радиоактивных элементов для решения геохимических вопросов, связанных с гранитоидным магматизмом. Выделяются металлогенические типы гранитов на основе информации об уровне накопления в них радиоактивных элементов (ториеносные, редкометалльные, ураноносные, золоторудные и др.). Особое внимание обращается на величину торий-уранового отношения, которое в первично-магматических породах имеет величину более 2.5. Таковыми являются литий- фтористые граниты Онгон-Хайерхана (Монголия). Гранитоиды, имеющие этот показатель меньше 2, а тем более 1, нельзя рассматривать как магматические. Они либо метасоматически преобразованы, либо вообще имеют метасоматический генезис. Использовать петрохимические и геохимические данные по этим типам пород для петрологических выводов следует с большой осторожностью. Радиогеохимические показатели могут и должны использоваться как дополнительные индикаторы происхождения пород, генезис которых дискуссионен в силу широко проявленных явлений конвергенции и метасоматоза.

Проведено комплексное изучение железомарганцевых корок, поднятых на подводном вулкане хр. Зонне, который был открыт в 178-м рейсе НИС «Sonne» (2004 г.) по программе KOMEX на северном склоне Курильской котловины. На основании исследования текстурно-структурных характеристик, а также минерального и элементного состава корок было сделано предположение об их возможной гидрогенной природе. Впервые методом фазового анализа определены концентрации макро-, микро- и редкоземельных элементов, а также иттрия (REY) в четырех минеральных фазах железомарганцевых корок Охотского моря. Фракционирование REY в аутигенных марганцевой и железистой фазах подтверждает гидрогенный источник вещества и указывает на отсутствие влияния гидротермальной компоненты.

Приведены новые термобарогеохимические и изотопно-геохимические данные, свидетельствующие о сложной и длительной истории формирования уникального на Енисейском кряже Олимпиадинского золоторудного месторождения с потенциальными запасами золота более 1000 т. В формировании месторождения принимали участие одновременно или последовательно металлоносные окисленные водно-углекислотные и восстановленные углекислотно-углеводородные флюиды в интервале температур от 220 до 470 °С и давлений от 0.6 до 2.5 кбар. Флюиды золотоносных минеральных ассоциаций в своем составе содержат СО₂, углеводороды, S-, N- и галогенсодержащие соединения, которые способны транспортировать рудные элементы, в том числе и золото. Углекисло-углеводородные флюиды, обладая высокой подвижностью, явились причиной появления на Олимпиадинском месторождении рассеянной золоторудной минерализации в больших объемах кварц-карбонат-слюдистых сланцев, играющих роль геохимических барьеров. Месторождение формировалось в период от 817 до 660 млн лет и вписывается во временной интервал от кристаллизации до остывания (868-721 млн лет) ближайшего многофазного Чиримбинского гранитоидного массива. Гидротермальная деятельность флюидов, сформировавших Олимпиадинское месторождение, продолжалась не менее 100-150 млн лет.

Медно-молибден-порфировое месторождение Аксуг расположено в районе длительной магматической активности. Наиболее ранние образования представлены габброидами хойтоокинского комплекса, в них локализован Аксугский гранитоидный плутон, вмещающий рудоносные малые интрузии. Завершается магматизм месторождения внедрением даек лейкогранитов. По вопросу возраста магматизма и оруденения месторождения Аксуг высказываются разные точки зрения, но доминирует представление об их девонском возрасте. С целью решения дискуссионного вопроса проведены изотопные геохронологические исследования. Анализируются результаты U-Pb (SHRIMP-II) по циркону и ранее полученных Re-Os (по молибдениту) датировок. По молибдениту Re-Os датировки составляют 518 ± 2, 516 ± 2, 511 ± 2 млн лет. Конкордантные U-Pb возрасты цирконов магматитов оказались моложе оруденения. Они составили для габбро-диоритов хойтоокинского комплекса 503 ± 2, для тоналитов плутона 504 ± 5, для малых интрузий 500 ± 6 (тоналит-порфиры I), 499 ± 6 (тоналит-порфиры II), для лейкогранитов 509 ± 4 млн лет. В каждой из проанализированных проб циркона выделяются две группы U-Pb датировок: близкие к Re-Os оценкам (518-511 ± 2 млн лет) и более молодые (507-486 млн лет). В пострудных лейкогранитах средневзвешенный возраст единичных цирконов ранней и поздней популяции составляет соответственно 515 ± 4 и 500 ± 4 млн лет. Предполагается, что в пострудных лейкогранитах цирконы с возрастом, аналогичным Re-Os оценкам, были ассимилированы из субстрата, а цирконы с возрастом 500 ± 4 млн лет кристаллизовались из расплава. Наболее древние U-Pb датировки (509-515 млн лет) единичных зерен циркона рудоносных тоналит-порфиров согласуются с Re-Os оценками. В цирконах тоналита плутона, тоналит-порфиров малых интрузий и габброидов хойтоокинского комплекса иногда отмечаются структуры, свидетельствующие о вторичных преобразованиях. В связи с этим мы предполагаем, что омоложение рассчитанного конкордантного возраста цирконов относительно Re-Os датировок могло быть вызвано воздействием поздних процессов на U-Pb изотопную систему. Молодые датировки (486-507 млн лет) единичных зерен цирконов, возможно, отражают время воздействия термофлюидного процесса. Средневзвешенный возраст наложенного процесса по этим данным (502 ± 2 млн лет) согласуется с возрастом пострудных лейкогранитов (500 ± 4 млн лет). Согласно Re-Os датировкам, месторождение Аксуг сформировалось в конце нижнего кембрия. В связи с широким проявлением в Туве, а также в Озерной зоне (Монголия) рудопроявлений, магматизм и минерализация которых аналогичны месторождению Аксуг, встает вопрос о переоценке роли кембрийского и девонского магматизма в развитии Cu-Mo порфирового оруденения как в пределах Тувы, так и Алтае-Саянской орогенной области.