Объект исследования. Месторождения и проявления известковых туфов и гажи, родниковые воды с повышенной минерализацией (более 1 г/дм ³ ). Цель. Выявление особенностей минерагении континентального карбонатообразования. Материалы и методы. Анализ базы данных химического состава родниковых вод, составленной по результатам гидрогеологических съемок 1966–1992 гг. масштаба 1 : 200 000 на территории Пермского края и Каталога месторождений и проявлений полезных ископаемых Пермского края. Интерпретация цифровой модели рельефа для выявления неотектонических элементов. Результаты. Реконструирована минерагеническая модель континентального карбонатообразования, включающая: а) мобилизацию кальция подземными подами на поднятиях, сложенных карбонатно-сульфатными эвапоритами, и разгрузку подземных вод в прилегающих опускающихся блоках, благоприятных для медленного течения поверхностных вод; б) существенно хемогенное отложение субаэральных покровов известковых туфов на месте излияния родников, преимущественно биохимическое осаждение аквальных залежей гажи и торфогажи в обстановках озер, стариц и меандрирующих рек, благоприятных для жизнедеятельности растений и живых организмов. Выводы. Проведено районирование месторождений гажи и родников на неотектонической основе, показан наибольший вклад сульфатных кальциевых вод в формирование залежей агрокарбонатов, рассчитано максимально возможное количество хемогенного и биогенного карбоната кальция, которое может осадиться из отдельных родников за 100 лет, составляющее 0.0001–1 млн т.

Объект исследований – глинистые породы (глинистые алевролиты, глинистые сланцы и аргиллиты) ряда стратонов рифея Башкирского мегантиклинория, а также венда Шкаповско-Шиханской впадины и Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория. Метод исследований включал расчет по данным о валовом химическом составе глинистых пород величин α ^Al -индексов и анализ их корреляционных связей с отношениями (например, Th/Sc, (La/Yb)_N и др.) ряда редких и рассеянных элементов – показателями состава пород на палеоводосборах. При этом любая статистически значимая корреляция величин альфа-индексов и индикаторных отношений считалась следствием контроля значений альфа-индексов со стороны состава пород палеоводосборов, и наоборот. Результаты. Установлено, что и для относительно небольших (7–8 анализов) аналитических выборок, и для средних (22 и более анализов) наблюдаются различные взаимоотношения между α ^Al -индексами и отношениями элементов – показателями состава комплексов пород, слагающих палеоводосборы. Выводы. Как и в случае многих других экзосферных литогеохимических индикаторов использование альфа-индексов без анализа влияния на них различных факторов не позволяет получить корректную информацию об интенсивности выветривания.

Объект исследования. Породы урукульско-покровского риолит-трахириолитового комплекса в составе Алапаевско-Адамовской структурно-формационной зоны Восточно-Уральской мегазоны слагают неккообразные и дайкообразные тела среди ранне-среднедевонских вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений. Цель. Определение геодинамической обстановки формирования пород комплекса на основе изучения их изотопно-геохимических характеристик. Методы. Содержания петрогенных оксидов определялись рентгено-спектральным флуоресцентным методом на приборах СРМ-18 и EDX-900HS (Na ₂ O), содержания редких элементов – методом ICP-MS на анализаторе ELAN 9000. Измерение изотопных отношений Rb и Sr проведено на мультиколлекторном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Neptun Plus и термоионизационном масс-спектрометре Triton. Результаты. В составе комплекса выявлены редкопорфировые трахириодациты, трахириолиты и риолиты. Они являются высококалиевыми с калиево-натриевым типом щелочности, принадлежат железистой щелочно-известковой серии. Для них характерны высокие значения индекса насыщенности глиноземом (A/CNK). Породы обогащены Rb, U, Th, Pb, Zr, Y, имеют низкие концентрации Sr и лантаноидов. Обнаружено отличие химического состава пород комплекса (более высокая щелочность, повышенные концентрации Al и К, увеличенные содержания Cs, Rb, Ba, Hf, Ta, Zr) от состава ассоциирующих с ними обильнопорфировых риолитов рудянской толщи. На геодинамических диаграммах точки составов пород комплекса располагаются в поле постколлизионных образований, а значение Y/Nb может указывать на их плюмзависимую природу. Таким образом, предполагается формирование урукульско-покровского комплекса в условиях локального растяжения на этапе жесткой коллизии в ранней перми.

Объект исследования. Цирконы из песчаников басинской свиты ашинской серии венда в опорном разрезе по руч. Кукраук на Южном Урале. Цель. Определение возраста пород областей сноса по данным U-Th-Pb (LA-ICP-MS) датирования цирконовой кластики. Материалы и методы. Среди детритового циркона выделено три группы по окраске: бледно-розовые зерна преобладают (≈50%), а розовые и бесцветные зерна присутствуют в равной пропорции (≈20–30%). Циркон представлен преимущественно окатанными зернами и единичными кристаллами призматической формы. По данным катодолюминесценции, большинство зерен сохраняют следы зональности роста. Результаты. U-Th-Pb конкордантные возрасты 166 зерен циркона находятся в интервалах 996–1029, 1079–1110, 1152–1191, 1200–1234, 1250–1324, 1331–1370, 1416–1438, 1447–1557, 1573–1666, 1756–1806, 1824–1874, 1889–1979, 1987–2015, 2022–2074 и 2661–2729 млн лет. Отдельные зерна имеют конкордантные возрасты 579, 776, 2120, 2142, 2148, 2190, 2763, 2804, 2816, 2874, 2889, 2957, 3014 и 3203 млн лет. Выводы. В группе розовых зерен преобладает популяция циркона раннекарельского и архейского возраста, в бесцветных – раннерифейского, а в бледно-розовых – ранне- и среднерифейского. Среди зерен детритового циркона из песчаников басинской свиты присутствуют цирконы с датировками 776, 1350–1800, 2000–3200 млн лет, отвечающими возрасту местных уральских источников. Для обломочного циркона с датировками 996–1320 млн лет источники сноса среди местных питающих провинций не выявлены, но известны в пределах Свеко-Норвежской области на северо-западе Восточно-Европейской платформы, что позволяет рассматривать в качестве источников цирконовой кластики магматические породы гренвильского (950–1220 млн лет) Свеко-Норвежского орогена. Источником циркона с датировкой 579 млн лет, близкой к возрасту цирконов из туфовых прослоев в самой басинской свите, мог быть пепловый материал эксплозивной деятельности вулканов.

Объект исследования и актуальность. На государственных геологических картах в зоне северного замыкания Магнитогорской мегазоны и граничащей с запада зоне Главного Уральского разлома выделен балбукский комплекс, включающий многочисленные интрузии монцонит-сиенит-гранитового состава. Их изотопный возраст, определяемый в разное время и разными методами (K-Ar, Rb-Sr, Pb-Pb, U-Pb) варьирует от 363 ± 21 до 250 ± 5 млн лет, что требует более тщательного анализа. Вещественный состав этих гранитоидов изучен слабо, в связи с чем происхождение комплекса и его геодинамическая позиция трактовались неясно. Методы. Для определения химического состава пород привлечены рентгенофлуоресцентный анализ и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Sr-Nd изотопия пород изучалась при помощи термоионизационной масс-спектрометрии. Результаты и выводы. Представлены результаты минералого-геохимического изучения с привлечением Sr-Nd изотопии монцонитоидов и гранитоидов нескольких средних и мелких массивов Балбукского ареала (Шариповская группа, Балбук, Аушкуль и Каматал). Геохимические особенности и Sr-Nd изотопные данные (ISr = 0.70355–0.70422, εNdt = +3.95) позволяют связать источник магм монцонитов с проработанной субдукционными флюидами корой Магнитогорского островодужного террейна, включающей метабазиты офиолитовых ассоциаций и континентальной окраины. Основной источник гранитоидов ((⁸⁷ Sr/⁸⁶ Sr) t = 0.70355–0.70739, εNd t = +3.5…+4.8) – метаосадочные породы Магнитогорского террейна. Особенности распределения в породах различных элементов отражают сложное фракционирование исходных расплавов, а также различные условия их возникновения. Получены две Rb-Sr изохронные датировки – для монцонит-порфиров из малого массива Шариповской группы (354.2 ± 1.4 млн лет) и гранит-порфиров массива Каматал (304 ± 29 млн лет). Возрастные данные позволяют их увязать с датировками других гранитоидов северной части Магнитогорской мегазоны (Ахуново-Петропавловский, Верхнеуральско-Кассельский ареалы) и выделить здесь дискретные этапы монцонит-сиенитового (363–346 млн лет) и субщелочного гранитового (307–294 млн лет) магматизма. Монцонит-сиенитовый магматизм связан с ранней деструкцией позднедевонско-раннекаменноугольного аккреционно-коллизионного орогена, а гранитовый магматизм фиксирует начало развития Уральского коллизионного орогена. Полученные данные показали, что объединение всех типов гранитоидов в единый комплекс неправомерно и следует выделить Балбукский ареал как один из центров длительного мантийно-корового взаимодействия.

Объекты исследования. Морская вода, базальты и продукты их преобразования. Цель. Оценить особенности поведения химических элементов, минеральных парагенезисов и условий минералообразования при низкотемпературном взаимодействии базальтов с морской водой, в том числе при дополнительном поступлении в систему растворенных CH₄ и СО₂ . Метод. Физико-химическое моделирование взаимодействия морской воды и базальтового стекла выполнялось в программном комплексе “Селектор” в закрытых системах в связи с изменением параметра ξ = –lg(морская вода/базальт – Sw/Bs). Результаты. По данным физико-химического моделирования процесса взаимодействия базальтовых стекол с морской водой (закрытая система) во флюидодоминирующей части модели (ξ > 3) в окислительных условиях отлагаются кварц, гетит, селадонит, шабазит, манганит и гиббсит. По мере нарастания относительного количества прореагировавшего базальта (ξ < 3) снижается Eh, гетит сменяется гематитом и магнетитом в ассоциации с пиритом, сапонитом, хлоритом и цеолитами. При добавлении в систему CH₄ на стадии раннего диагенеза в слабощелочных (pH ≈ 10) и восстановительных условиях (Eh < 0) кварц, гетит и манганит не отлагаются, появляются брусит, хлорит, хризотил и пирит при низкой концентрации Fe в растворе. На стадии позднего диагенеза в щелочных условиях (pH > 10) значительная часть Si и небольшая часть Fe переходят в раствор, при этом, кроме сапонита, хлорита, селадонита, хризотила и цеолитов, в системе доминируют пирит и магнетит. Поступление CO₂ (1 моль/л) в систему существенно меняет картину модели: на ранних этапах (ξ > 5) отлагается лишь халцедон в кислых (pH < 3) окислительных (Eh = 1) условиях. При пониженных значениях Eh в кислых условиях (ξ = 2–3) в раствор переходят повышенные количества Fe и Al, содержания которых резко снижаются в нейтральных и слабощелочных (pH > 8) восстановительных условиях позднего диагенеза. На этой же стадии доминируют силикаты магния, магнетит, пирит и гематит, однако оксиды железа не образуют рудных концентраций в твердофазных продуктах реакций. Вывод. В целом полученные парагенезисы соответствуют природным продуктам диагенеза вулканических стекол базальтового состава.

Объект исследования. Изучены особенности распределения малых, в том числе и редкоземельных, элементов во вторичных кварцитах и ассоциирующих с ними породах о-ва Б. Тютерс. Рассмотрены собственно вторичные кварциты, кварцевые жилы в них и разнообразные железоглиноземистые метасоматиты – потенциальные источники полезных ископаемых. Материалы и методы. Изучение состава минералов и структуры вторичных кварцитов проводилось на сканирующем электронном микроскопе JSM-5610LV в ИГЕМ РАН. Иccледование U-Pb изотопной системы зерен циркона из двух проб вторичных кварцитов выполнены в ЦКП ЛХАИ ГИН РАН с помощью масс-спектрометра “Элемент-2”. Редкие элементы определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Результаты. Показано, что при формировании вторичных кварцитов происходит вынос не только макрокомпонентов, но и избирательный вынос большинства микроэлементов, часть из которых могла концентрироваться в железоглиноземистых метасоматитах. Распределение редкоземельных элементов в этих породах относительно единообразно: (La/Yb) _n = 5–14, Eu/Eu* = 0.3–0.6, а сумма REE в железоглиноземистых метасоматитах на порядок больше, чем в кварцитах. Особенно интересно поведение лития, концентрации которого достигают 420 г/т в железоглиноземистых метасоматитах. Выводы. Полученные результаты позволяют говорить о принципиально новом типе литиевого обогащения, связанного с геохимически малоизученной формацией вторичных кварцитов. Только хром и особенно молибден и медь имеют повышенные концентрации в изученных кварцитах, что может косвенно свидетельствовать о геодинамической обстановке формирования комплекса пород на о-ве Б. Тютерс, напоминающей современную островодужную ситуацию или постскладчатый орогенез, в которых сконцентрированы основные запасы лития солары (соленые озера) или редкометалльные пегматиты и медно-молибденовые месторождения.

Объект исследования. Первичные минералы платиновой группы из золотоносной россыпи р. Большой Сап (Средний Урал) в южном обрамлении Первомайского офиолитового массива. Методы. Для изучения химического состава минералов применена сканирующая электронная микроскопия (JEOL-JSM6390LV) и рентгеноспектральный микроанализ (Cameca SX 100). Изотопный состав серы зерен лаурита и эрликманита определен с помощью лазерной фемтосекундной системы абляции (NWR Femtosecond UC with laser Pharos 2mJ-200-PPam and harmonics module HE-4Hi-A) и масс-спектрометрического анализа (МАТ-253 Thermo Fisher Scientific). Результаты. Выявлен широкий видовой состав первичных минералов платиновой группы, представленных самородными минералами систем Os-Ir-Ru (осмий, иридий, рутений, рутениридосмин) и Pt-Fe (по стехиометерии близкие к составу изоферроплатины), а также Ru-Os сульфидами (лаурит, эрликманит). Зерна иридия содержат ламели изоферроплатины, являющиеся продуктом распада твердого раствора, а также включения купроиридсита, Ru-содержащего пентландита, кашинита, толовкита. Включения в изоферроплатине представлены брэггитом, сульфидами родия и палладия (Pd-Rh-S), Pd-содержащим (5.78 мас. % Pd) самородным золотом. Вариации состава гексагональных природных Os-Ir-Ru сплавов отражают наличие трех трендов – рутениевого, осмий-иридиевого и осмий-рутениевого. Значения изотопного состава серы зерен лаурита и эрликманита ((1.0– 2.5) ± 0.2‰) указывают на субхондритовый источник серы, отражающий незначительный вклад коровой серы в результате процессов мантийно-корового взаимодействия. Проведен анализ распространенности первичных минералов платиновой группы в россыпях из различных платиноносных зон Среднего Урала. В западной Серовско-Невьянской зоне распространены Os-Ir-Ru сплавы осмий-иридиевого и рутениевого трендов, а также Pt-Fe минералы серии тетраферроплатина PtFe – туламинит PtFe _0.5 Cu _0.5 – ферроникельплатина PtFe _0.5 Ni _0.5. Os-Ir-Ru сплавы осмий-рутениевого тренда установлены только в восточных Салдинско-Сысертской и Алапаевской зонах. Os-Ir-Ru сплавы рутениевого и осмий-иридиевого трендов, самородный иридий и изоферроплатина распространены повсеместно. Выводы. Широкий видовой состав первичных минералов плптиновой группы в россыпи обусловлен полигенной природой хромититов, проявленной в офиолитовых массивах Среднего Урала. Наиболее высокотемпературные Os-Ir-Ru сплавы рутениевого тренда, а также Os-Ru сульфиды связаны с латераль-секреционными хромититами в дунит-гарцбургитовом комплексе. Метасоматические и реакционно-метасоматические хромититы в дунит-верлит-клинопирок-сенитовом комплексе являются коренными источниками природных Os-Ir сплавов осмий-иридиевого трен   да и Pt-Fe сплавов. Наиболее вероятной причиной возникновения осмий-рутениевого тренда химического состава природных гексагональных Os-Ir-Ru сплавов служит перекристаллизация первичных высокотемпературных твердых растворов при метаморфических преобразованиях в более низкотемпературных условиях и смене окислительного режима восстановительным.

Объект исследования. Изучались закономерности распределения примесей Ge и Ti в золоторудном кварце. Материал и методы. Материалом для изучения служил кварц месторождений золота Дарасунского рудного поля: Дарасун, Теремкинское и Талатуй. Определение валовых содержаний примесей германия (C _Ge) и титана (C _Ti) в кварце проводилось методом LA-ICP-MS, измерение концентраций изоморфных примесей Ge и Ti в кристаллической структуре минерала осуществлялось методом ЭПР. Результаты. Обнаружено, что между значениями валовых концентраций C_Ge и C_Ti в кварце существует корреляционная связь, которая может иметь вид обратно или прямо пропорциональной зависимости. Показано, что в первом случае кварц при кристаллизации захватывает преимущественно ионы Ge²⁺ , а во втором случае – ионы Ge ⁴⁺ . Рассматривается модель, согласно которой вхождение ионов Ge²⁺ в кварц происходит по механизму формирования сложных алюминиевых комплексов GeAl ₂ O ₄ . Распад таких комплексов при рекристаллизации кварца приводит к выносу из него примеси Ge и захвату примеси Ti. Выводы. Выдвигается предположение, что соотношение содержаний ионов Ge²⁺ и Ge⁴⁺ в кварце отражает их соотношение в минералообразующем растворе и связано с окислительно-восстановительной обстановкой. На этом основании вид зависимости между валовыми содержаниями примесей Ge и Ti в кварце предлагается использовать в качестве индикатора условий минералообразования.

Объект исследования. Серпентиниты, развитые по магнезиальным скарнам рудопроявления Клара Питкярантского рудного района. Цель работы. Выявление обстановок формирования серпентинитов рудопроявления Клара. Материалы и методы. Сорок пять образцов породы исследованы методами оптической и сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового анализа, порошковой рентгенографии, ИК-спектроскопии и дифференциально-термического анализа. Результаты. Скарновый диопсид замещен антигоритом, лизардитом, хризотилом и тальком, нередко находящимися в тесных срастаниях друг с другом. Форстеритовая зона скарнов преобразована в хризотил-антигоритовые серпентиниты с минералами группы гумита, по которым развит поздний лизардит. Весь серпентин обогащен F; концентрация этого галогена составляет 0.7–1.8 мас. % в лизардите из псевдоморфоз по диопсиду и минералам группы гумита, 2.1–3.0 мас. % в хризотил-антигори  товых и антигоритовых агрегатах, 2.5–4.6 мас. % в серпентине из тектонических нарушений. Прочие минералы представлены магнетитом, флюоритом, слюдами ряда флогопит-фторфлогопит, аннитом, хлоритами, Mn- и Fe- содержащим доломитом, фторапатитом, сфалеритом, пирофанитом. Выводы. Апоскарновые серпентиниты рудопроявления Клара формировались в два этапа. 1) На поздних стадиях регрессивного процесса скарнообразования, сопряженного с внедрением I фазы гранитов Салминского интрузива, в результате гидратации форстерита и отчасти диопсида возникли существенно лизардитовые серпентиниты. 2) Внедрение дайки Li-F гранитов вызвало повторное развитие пневматолито-гидротермального процесса. Воздействие фторводородных флюидов температурой ≈300–480°С привело к замещению лизардита антигоритом и хризотилом с высокой концентрацией фтора. При последующем снижении температуры за счет сохранившегося скарнового диопсида и минералов группы гумита образовался поздний лизардит.

Объект исследования. Подземная температурная аномалия, создаваемая типовым офисным зданием. Цель исследования. Экспериментально и теоретически изучить кондуктивные тепловые потери здания, в том числе в подземную среду. Оценить морфологию и эволюцию подземной температурной аномалии, количество избыточного тепла, поступившего в недра. Оценить экономическое значение и экологические следствия температурной аномалии. Материалы и методы. Экспериментальные данные получены в ходе мониторинга температур и тепловых потоков на внутренних и внешних поверхностях главных конструктивных элементов здания Института геофизики УрО РАН в Екатеринбурге. На их основании рассчитаны сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, годовые колебания тепловых потоков и годовые тепловые потери. Численное моделирование использовалось для описания размеров, интенсивности и эволюции подземной температурной аномалии. Результаты. Основную часть тепла (83%) здание теряет через внешние конструктивные элементы – стены, окна, крышу – и лишь 17% – через стены и пол подвала. Суммарные потери за 40 лет эксплуатации здания составляют 133 ТДж и определяются низкими теплоизоляционными свойствами конструктивных элементов. По данным моделирования направленные в грунт потоки тепла сформировали подземную температурную аномалию, к настоящему времени распространившуюся на 15 м в стороны от здания и на 40 м в глубину (по изоаномале 2 К). Избыточное тепло, сохранившееся в недрах за 40 лет, составило 3.2 ТДж, или 2.4% от суммарных кондуктивных теплопотерь. Выводы. Утечки тепла из зданий играют ключевую роль в формировании подземного городского острова тепла, в 36 раз превышая климатический вклад, обусловленный глобальным потеплением. При этом экономическое значение накопленной в подземной среде тепловой энергии невелико, а экологические следствия потепления недр несущественны