Главная – Журналы – Геология и геофизика 2023 номер 4

Экспериментальное моделирование процессов взаимодействия гранатов эклогитового и лерцолитового парагенезисов с CO₂-флюидом проведено при давлении 6.3 ГПа в интервале температур 950-1550 °С на беспрессовом многопуансонном аппарате высокого давления «разрезная сфера» (БАРС) в Pt-ампулах с внутренними графитовыми капсулами, c применением буферированной ячейки высокого давления с гематитовым контейнером. Установлено, что основными процессами взаимодействия гранатов с CO₂-флюидом в диапазоне 950-1250 °С являются частичные растворение, перекристаллизация и карбонатизация гранатов, в результате которых происходит образование магнезиального карбоната, кианита и коэсита, снижение концентраций магния в перекристаллизованном гранате, а также формирование в нем карбонатных, силикатных и оксидных включений. В этих условиях установлены кристаллизация метастабильного графита и рост алмаза на затравку при T ≥ 1250 °C. В интервале 1350-1550 °С в исследуемых системах гранаты подвержены частичному растворению и перекристаллизации в CO₂-флюиде, карбонатизации при этом не происходит. Данные процессы сопровождаются снижением доли гроссулярового компонента в гранате и обогащением флюидной фазы кальцием. Установлено, что индикаторными характеристиками гранатов, подвергшихся взаимодействию с CO₂-флюидом, является их зональность с пониженными содержаниями CaO и MgO в краевых зонах кристаллов относительно центральных зон, а также включения карбонатов, кианита, коэсита и CO₂. Составы полученных гранатов и карбонатов хорошо согласуются с данными по этим минералам из мантийных перидотитовых и эклогитовых ассоциаций, а также включений в алмазах, что позволяет предполагать значимую роль метасоматоза с участием углекислого флюида в эволюции глубинных пород и процессах алмазообразования. В настоящем экспериментальном исследовании впервые изучены процессы кристаллизации алмаза и определены граничные условия его роста в системе силикат-карбонат-CO₂, моделирующей природные алмазообразующие среды. В целом, выявленные закономерности могут рассматриваться как потенциальные индикаторные признаки мантийного метасоматоза и минералообразования с участием углекислого флюида.

Моделирование составов, свойств и условий генерации природных агентов мантийного метасоматоза является одним из наиболее актуальных разделов экспериментальной петрологии. Особое внимание уделяется изучению С- и S-содержащих метасоматических агентов, их роли в глобальных циклах углерода и серы, а также в процессах природного алмазообразования. Экспериментальные исследования, направленные на оценку растворимости серы в карбонатных расплавах в условиях литосферной мантии, проведены на многопуансонном аппарате высокого давления «разрезная сфера» (БАРС) в системах карбонат-сера ((Mg,Ca)CO₃-S) и карбонат-пирит ((Mg,Ca)CO₃-FeS₂) при 6.3 ГПа, в интервале температур 1050-1550 °С и длительностью 20-60 ч. Установлено, что основными процессами, происходящими в системе карбонат-сера, являются перекристаллизация карбоната в расплаве серы (1050-1350 °С), генерация высококальциевого карбонатного расплава с растворенной серой (от 5.0 до 6.5 мас. %) (1450-1550 °С), а также перекристаллизация графита и начальная стадия роста алмаза (1550 °С) в этом расплаве. Продемонстрировано, что взаимодействие карбонат-пирит сопровождается перекристаллизацией карбонатов и пирита (1050-1250 °С), формированием двух несмешивающихся расплавов - сульфидного с растворенным кислородом и карбонатного с растворенной серой (1.7-2.5 мас. %) (1350-1550 °С), а также образованием графита и ростом алмаза на затравочных кристаллах (1550 °С). Показано, что растворимость серы в карбонатных расплавах возрастает с температурой, что сопровождается снижением концентраций CaO (± FeO), а также повышением концентраций MgO. В результате проведенных исследований впервые определено, что расплавы щелочноземельных карбонатов способны растворять до 6.5 мас. % серы и в условиях литосферной мантии являются вероятными ее концентраторами.

В V-Cr-содержащих параметаморфических породах слюдянского комплекса Южного Прибайкалья содержится обширная серия V-Cr-шпинелидов как в качестве акцессорных, так и породообразующих минералов. Среди них присутствуют разнообразные типы хромита. По совокупности анализов хромит разделяется на три группы по соотношению Cr, V и Zn: 1 - Zn-V-содержащий и ванадиевый (до 5 мас. % ZnO и до 19.45 мас. % V₂O₃); 2 - V-содержащий цинковый до перехода в V-цинкохромит (до 6 мас. % V₂O₃ и от 5 до 20.33 мас. % ZnO); 3 - ванадиево-цинковый хромит, также до перехода в цинкохромит (V₂O₃ более 6, ZnO от 5 до 21.22 мас. %.) Отдельная небольшая группа железистых шпинелей представлена тройными твердыми растворами хромит-кулсонит-магнетит. Помимо описания слюдянских шпинелей в статье приведена сводка хромовых и ванадиевых метаморфогенных шпинелей из других месторождений мира. Рассмотрено поведение оксидов Cr, V и Zn в метаморфогенных и магматических шпинелях.

Изучен 6-метровый керн голоценовых отложений оз. Духовое. По вещественному составу керн неоднороден и имеет четкую слоистость. Озерные отложения представлены верхними 293 см. Проведены послойные микробиологические исследования отложений. Высокая общая численность гетеротрофных бактерий выявлена в верхнем (0-15 см) и более глубоком (110-150 см) интервалах сапропеля. Сульфатредуцирующие бактерии обнаружены только в цистах хризофитовых водорослей (Сhrysophyceae). Отношение CaO/Fe₂О₃ показывает степень «карбонатности» донных осадков. В сапропеле озера оно невысокое (0.2), что указывает на геохимическую специфику (бескарбонатный сапропель). Концентрации Na, Mg, Al, Si, Al, Ca, Fe, Mn, Zr и Cr в сапропеле находятся в пределах средних концентраций для земной коры, глинистых сланцев и океанических пелагических глин, а U и Mo превышают таковые. Фитопланктон обогащен фосфором (биогенный элемент) и халькофильными элементами (Zn, Cd, Sn, Sb, Hg, Pb, Cu), характеризующими загрязненность современной атмосферы Прибайкалья. В результате диагенетических процессов происходит трансформация поровых вод - рост минерализации по сравнению с озерной водой, увеличение концентраций биогенных компонентов (HCO₃^-, NH₄⁺, NO₃^-, PO₄^3-) и уменьшение SO₄^2-. В органоминеральных отложениях ниже горизонта 200 см обнаружены скопления фрамбоидов пирита, а в сапропеле - фосфаты железа, представленные вивианитом.

Показаны результаты экспериментов с седиментационными ловушками, установленными в глубоководной части Южной котловины оз. Байкал (глубина 1366 м) с марта 2015 по март 2016 г. с целью изучения современного осадконакопления. Приведены данные по общим потокам осадочного вещества и потокам биогенных компонентов (SiO_2биог, С_орг и N_общ) на разных глубинах водной толщи как в целом за год, так и в отдельные периоды. Выполнен диатомовый анализ полученных проб. Общий поток осадочного материала составил в среднем 94.9 г/м²/год, средние величины потоков SiO_2биог, С_орг и N_общ соответственно равны 23.9, 11.6 и 0.94 г/м²/год. Отношение C/N (молярное), варьирующее от 11 до 21, указывает на преобладание аллохтонного материала почти во всех исследованных пробах из седиментационных ловушек. Максимальные потоки осадочного вещества были зафиксированы с 20 июня по 20 июля 2015 г. Этот период соответствует цветению диатомей вида Synedra acus. Во всех пробах, отобранных за год, этот вид составляет более 94 % от общего содержания диатомей. Доминирование Synedra acus , отмечаемое в последние годы, в водной толще и в поверхностных донных осадках Южного Байкала мы связываем с потеплением климата.

Источники иногда аппроксимируются магнитными диполями или токовыми петлями. Полезность подобных источников неочевидна на начальном этапе исследования объектов. Для детального их изучения необходимы объемные источники магнитного поля. В данной работе они представлены намагниченными призмами. Такая модель справедлива в силу эквивалентности токовых и намагниченных объектов. Поскольку реальной намагниченности в ядре быть не должно, то будем называть это свойство виртуальной призмы генерировать напряженность магнитного поля - виртуальной или эффективной намагниченностью (ЭН), которая для каждой призмы находится в результате решения обратной задачи с использованием адаптивного метода. Исходными данными для решения обратной задачи являются Z -компоненты векторов главного магнитного поля модели IGRF-2005 в геоцентрической системе координат. По эффективной намагниченности по известным формулам получено распределение объемных токов их плотности и магнитных моментов призм двухслойной модели ядра. Их сумма совпадает с магнитным моментом виртуального центрального диполя ядра, но реально, как и предполагали многие ученые, центральный диполь не выделен. В то же время в ядре выделены четыре глобальные неоднородности, создающие на поверхности Земли Канадскую, Сибирско-Азиатскую, Австралийскую и отрицательную Южно-Атлантическую глобальные аномалии. Из анализа полученных результатов делаются предположения, что током, генерирующим магнитное поле, является движение положительно слабозаряженной жидкости ядра. Движение жидкости создается вращением Земли и тормозящими гравитационными силами Луны и Солнца. Приводятся доводы в подтверждение указанных предположений. Результаты иллюстрируются рисунками.

Изучается возможность использовать при проведении магнитотеллурического зондирования (МТЗ) в качестве независимых поляризаций первичной волны круговые поляризации, при которых вектор поля в волне вращается по часовой стрелке или против нее. Впервые такой вариант был предложен для поиска при МТЗ возможных проявлений эффекта Холла в естественных условиях, когда при малости эффекта волны с круговой поляризацией будут нормальными модами в горизонтально-слоистой среде, находящейся в постоянном магнитном поле Земли. Вместо стандартных импедансных соотношений по аналогии вводятся импедансы и соответствующие кривые кажущегося сопротивления для волн с круговой поляризацией (модовые). В связи с поиском проявлений эффекта Холла при МТЗ возник вопрос, каковы различия модовых кривых кажущегося сопротивления, обусловленные присутствием латеральных неоднородностей среды. В данной работе рассматриваются особенности МТЗ в случае представления поля первичного источника волнами с круговой поляризацией. Приводятся результаты теоретического анализа модовых импедансов. С помощью численного моделирования исследуются различия модовых импедансов и кривых в зависимости от характера распределения латеральных неоднородностей в среде. Представлены модовые кривые кажущихся сопротивлений, полученные при обработке экспериментальных данных МТЗ в Горном Алтае. Показано, что модовые кривые в сравнении со стандартными кривыми подвержены меньшим искажениям латеральными неоднородностями среды благодаря особенностям распределений в них зарядов и токов, возбуждаемых волнами с круговой поляризацией.

Исследование направлено на теоретическое развитие и научное обоснование высокоразрешающего геофизического метода импульсного электромагнитного зондирования для мониторинга состояния криолитозоны. Система электромагнитного мониторинга включает пространственно распределенные зондирующие системы различной конфигурации для наземного и скважинного способов размещения источников и приемников поля. Изменение электрофизических свойств среды прослеживается как для случаев оттаивания грунтов, так и для их промерзания. В работе развита теория моделирования сигналов импульсного электромагнитного зондирования, на основе которой создан алгоритм быстрого и точного численного моделирования электромагнитного поля. В базовых моделях среды изучены сигналы различных зондирующих систем в зависимости от времени регистрации и показано, каким образом на диаграммах ЭДС проявляются особенности, связанные с пространственным расположением мерзлых пород. Установлено, что по комплексу измеренных данных возможно визуальное обнаружение границы между мерзлыми и оттаявшими породами.

Данная статья посвящена описанию методики применения технологии сейсморазведки с широким азимутом, широкой полосой частот и высокой плотностью, благодаря внедрению которой завершена более подробная структурная интерпретация нефтяного месторождения К, а также выделен ряд микроструктур в периклинальных частях и выявлены потенциальные зоны остаточных запасов нефти на данном месторождении. Полученные полевые данные с широким азимутом и высокой плотностью, а также результаты широкополосной инверсии являются основными факторами, повышающими степень прогнозирования зон остаточных запасов нефти. Согласно комплексному анализу выявлено, что потенциальными зонами остаточных запасов нефти являются сводообразные структурные носы в периклинальных частях месторождения, малоамплитудные антиклинали в периклинальных частях месторождения, зоны литологического выклинивания. В результате данного исследования обеспечена техническая поддержка в определении потенциальных зон остаточных запасов нефти на данном месторождении и заложена основа для прогноза распределения зон остаточных запасов нефти на месторождениях-аналогах с высокой степенью выработки запасов и высокой обводненностью, вступивших в среднюю и позднюю стадии разработки.