Объект исследования. Проведены эксперименты, моделирующие трансформацию сложных углеводородных систем при экстремальных термобарических условиях. Полученные результаты сопоставлены с геологическими наблюдениями на Урале, Камчатке и в других регионах.

Материал и методы. Материалом для исследований стали модельная углеводородная система, сходная по составу с природным газоконденсатом, и система, состоящая из смеси предельных углеводородов и различных железосодержащих минералов, обогащенных 57Fe. В экспериментах были использованы два типа установок высокого давления: ячейка с алмазными наковальнями и камера высокого давления типа Тороид. Эксперименты проводились при давлении до 8.8 ГПа в температурном диапазоне 593–1600 К.

Результаты. Эксперименты показали, что углеводородные системы, погружаемые в составе субдукционного слэба, могут сохранять свою стабильность до глубины 50 км. При дальнейшем погружении при контакте углеводородного флюида с окружающими железосодержащими минералами образуются гидриды и карбиды железа. При реакции карбидов железа с водой в темобарических условиях астеносферы образуется водно-углеводородный флюид. Геологические наблюдения, такие как находки метана в оливинах из не затронутых серпентинизацией ультрамафитах, наличие полициклических ароматических и тяжелых насыщенных углеводородов в офиолитовых аллохтонах и ультрамафитах, выдавленных из палеосубдукционой зоны Урала хорошо согласуются с полученными экспериментальными данными.

Выводы. Полученные экспериментальные результаты и приведенные геологические наблюдения позволили предложить концепцию глубинного углеводородного цикла. При контакте углеводородных систем, погружаемых в составе субдукционного слэба, с железосодержащими минералами образуются гидриды и карбиды железа. Карбиды железа, переносимые в астеносфере конвективными потоками, могут реагировать с водородом, содержащимся в гидроксильной группе некоторых минералов, или с водой, имеющейся в астеносфере, и образовывать водно-углеводородный флюид. В дальнейшем мантийный флюид может мигрировать по глубинным разломам в земную кору и образовывать, как правило, многопластовые нефтегазовые залежи в горных породах любого литологического состава, генезиса и возраста. В астеносфере существуют и другие доноры углерода, которые могут служить источником глубинных углеводородов, также участвующих в глубинном углеводородном цикле, являясь дополнительной подпиткой общего восходящего потока водно-углеводородного флюида. По всей видимости, глубинный цикл углеводородов является составной частью более общего глубинного цикла углерода.

Объект исследований. U-Pb датирование цирконов, а также петролого-геохимическое изучение вмещающих их образцов пироксен-амфиболового, пироксен-амфибол-биотитового и биотитового фенитов Центральной щелочной полосы ильмено-вишневогорского комплекса.

Методы. Возрастные определения цирконов получены с помощью ионного микрозонда (SHRIMP II, ЦИИ ВСЕГЕИ). Содержание РЗЭ и РЭ в цирконах установлено методом вторично-ионной масс-спектроскопии (CAMECA IMS-4F, Институт микроэлектроники и информатики РАН).

Результаты. Минералогические и геохимические (U, Th, РЗЭ) особенности цирконов отражают их, а следовательно, и вмещающих их фенитов полигенно-полихронную природу. Большинство кристаллов цирконов обладают метастабильной матрицей. Они характеризуются усредненными содержаниями РЗЭ между магматическим и гидротермальным типами. От магматических цирконов их отличают высокие содержания ЛРЗЭ и низкие величины Ce-аномалий, от гидротермальных – дифференцированные спектры распределения РЗЭ. В эволюции цирконов установлено три возрастных рубежа: 2066–1686 (PR₁), 425–404 (S₂) и 284–266 (P₁) млн лет. Цирконы PR₁ отражают первичные особенности и степень изменения субстрата фенитов. Процесс миаскитообразования, датируемый цирконами S₂, проявлен ограниченно, только в биотитовом фените. Надежно отражено влияние P₁ метасоматической фенитизации, инициированной поздними сдвиговыми деформациями. Температура процессов фенитизации (по содержанию Ti в цирконе) оценена в 630–670°С для фенитов S₂ и ≤ 600°С для фенитов P₁.

Выводы. Фениты Центральной щелочной полосы образованы в результате метасоматической фенитизации PR₁ субстрата на этапе поздних (P₁) постколлизионных деформаций, широко проявленных в ильмено-вишневогорском комплексе.

Объект исследований. Мелилит-оливин-нефелинитовое субвулканическое тело Табат, в составе которого впервые на территории Леванта были установлены мелилитовые породы.

Материалы и методы. Изучение химических составов минералов (около 400 анализов) было произведено на микроанализаторе CAMECA SX-100, оснащенном пятью волновыми спектрометрами с кристалл-анализаторами TAP, LPET, LLIF. Измерение элементного состава было выполнено при ускоряющем напряжении 15 кВ, токе пучка электронов 40 нА. Концентрация кислорода рассчитывалась из условия стехиометричности состава силикатных минералов и хромита. Кроме того, были использованы результаты ранее проведенных исследований минералов (150 анализов) и данные по расплавным включениям.

Результаты. Субвулканическое тело Табат, входящее в состав раннемеловой оливин-базальт-базанит-нефелинитовой ассоциации Махтеш Рамона (Негев, Израиль), имеет сложное концентрически- зональное строение c оливиновыми меланефелинитами в периферической зоне, мелилит-оливиновыми меланефелинитами в центральной и связующей их зоне ларнит-нормативных и, реже, мелилитсодержащих меланефелинитов. В породах широко проявлена призматическая отдельность. Складкообразное изгибание и вогнуто-выгнутые грани призм являются отражением пластического состояния охлаждающегося тела и его способности к сжатию и аккомодации высокого давления флюидов, развивающегося при образовании мелилитовых нефелинитов.

Выводы. Все минеральное разнообразие пород субвулканического тела горы Табат является производной одной порции магматического расплава в условиях его адиабатического охлаждения в месте стабилизации. Особая роль в процессе кристаллизации массива принадлежит минералам с высоким содержанием воды – анальциму, цеолитам, иддингситам, боулингитам и сапонитам-селадонитам, которые указывают на дейтерическую стадию его развития. Изучение расплавных включений в оливине и клинопироксене показало преемственность их состава по отношению к составу вмещающих мелилитовых нефелинитов и значение инконгруэнтного плавления при образовании мелилита, являющегося продуктом реакции нефелина с оливином или клинопироксеном.

Объект исследования. Крупные орогенные месторождения золота в складчатых поясах Центральной и Северо-Восточной Азии

Материалы и методы. Геологическое картирование различных масштабов на нескольких крупных орогенных месторождениях золота с применением методик структурно-парагенетического анализа метаморфических толщ с обязательной привязкой проявлений рудной минерализации к конкретным структурам, в ряде случаев с использованием статистических методов для геометризации оруденения, выявления закономерностей его размещения и определения трасс палеофлюидопотоков. Анализ многочисленной литературы по геолого-структурным особенностям крупных орогенных золоторудных месторождений: Мурунтау, Кокпатас, Сухой Лог, Павлик.

Результаты. Месторождения Мурунтау, Кокпатас и Сухой Лог отнесены к шарьяжно-надвиговому типу. В отличие от них месторождение Павлик приурочено к зоне объемной трещиноватости между серией взбросо-сдвигов, оперяющих крупный глубинный разлом, и относится к транспрессионному типу. На месторождениях Мурунтау и Павлик обоснованы трассы палеофлюидопотоков, вдоль которых происходила миграция гидротерм и рудообразование.

Выводы. Показано, что распределение рудной минерализации месторождения Мурунтау подчиняется ориентировке плоскостных (кливаж) и линейных (ориентировка шарниров складок) элементов. По-видимому, первое (основное) направление может указывать на ориентировку и положение главного пути миграции рудоносных гидротерм, а второе – соответствует второстепенным каналам, положение которых обусловлено пересечением синшарьяжных структур с благоприятными литологическими горизонтами. Для месторождения Павлик положение рудных столбов сопоставлено с трассами палеофлюидопото- ков, корневые части которых перспективны на выявление наиболее мощного и интенсивного оруденения.

Объект исследований. Петролого-геохимические особенности пород Вознесенского интрузивного массива и его дайковых серий в целях выяснения состава, возможных источников и геодинамических обстановок генерации магм, продуцировавших Au- и Cu-порфировое оруденение.

Методы. Содержание петрогенных окислов определялось химическим методом, редких элементов – с помощью ICP-MS анализа.

Результаты. Среди пород Вознесенского массива, обладающих геохимическими характеристиками надсубдукционных образований, установлены разновидности с известково-щелочными и адакитоподобными свойствами. Главная фаза массива представлена габбро-диоритами и диоритами, принадлежащими к известково-щелочной серии. Рудоносные дайки габбро-диоритов, диоритов и гранодиоритов Au-порфирового Большекаранского месторождения имеют известково-щелочной состав, а послерудные дайки гранодиоритов и плагиогранитов этого месторождения обладают адакитоподобными характеристиками. Рудоносная дайковая серия Вознесенского месторождения представлена известково-щелочными диоритами и адакитоподобными гранодиоритами и плагиогранитами.

Заключение. На металлогеническую специализацию даек оказали влияние кремнекислотность и окислительно-восстановительное состояние рудогенерирующих расплавов. Гранитоиды с Cu-порфировым оруденением, по сравнению с их золотоносными разновидностями, кристаллизовались из более кислых расплавов с большей степенью окисленности. Предполагается, что основной мантийной составляющей магм для вознесенских пород послужили относительно слабо деплетированные шпинелевые перидотиты надсубдукционной литосферной мантии. Известково-щелочные магмы выплавлялись из мантийного субстрата, предварительно метасоматизированного водными флюидами, а магмы с адакитоподобными свойствами – из метаморфизованного расплавами базальтов и осадочных пород слэба. Плавление пород слэба, возможно, было связано с дополнительным разогревом из-за трения, возникшего при изменении направления и/или скорости косой субдукции.

Объекты исследования. В тектонических линзах серпентинитового меланжа среди гранат-биотитовых гнейсов Ильменогорско-Вишневогорского комплекса на Южном Урале в двух пунктах на северном побережье оз. Увильды обнаружены выходы редких пород – нодулярных гарцбургитов. Они слагают крутопадающие тела мощностью около 9 м среди амфиболизированных ортопироксенитов.

Главные результаты. Мелкозернистая серпентинизированная энстатит-оливиновая матрица гарцбургитов заключает в себе многочисленные сферические образования (нодули) диаметром 2–7 см, сложенные сростками крупных кристаллов энстатита с редкими выделениями форстерита. По составу и строению эти сфероиды очень напоминают энстатитовые хондры из каменных метеоритов, отличаясь от них размерами (в десятки раз крупнее).

Выводы. Подобные структуры в гипербазитах очень редки и встречаются в малоизмененных разновидностях. По микроструктурным особенностям и взаимоотношениям главных минералов сделан вывод об их кристаллизации из магматического расплава

Объект исследования. Фрагменты метеорита Северный Колчим.

Материалы и методы. Изучение метеорита Северный Колчим выполнено в ЦКП “Геоаналитик” ИГГ УрО РАН. Изучение класта и включений производилось на сканирующем электронном микроскопе JSM-6390LV фирмы JEOL с энергодисперсионной приставкой INCA Energy 450 X-Max 80 фирмы Oxford Instruments. Валовый состав анализировался при съемке ЭДС спектров с площади хондры на срезе. Состав минералов изучался на электронно-зондовом микроанализаторе Cameca SX-100. Измерение содержаний редких элементов в оливине осуществлялось на масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой NexION 300S (PerkinElmer) с приставкой для лазерной абляции NWR 213 (ESI) при диаметре кратера 25 мкм.

Результаты. По совокупности петрографических и минералогических признаков классификация метеорита Северный Колчим была уточнена как H3.4. Кроме того, данный метеорит может быть также дополнительно классифицирован как геномиктовая брекчия (Genomict breccia). В метеорите Северный Колчим был изучен класт размером 6 × 6 мм, сложенный хондритом H3.9. Он имеет несколько более высокую степень ударных преобразований S2, чем вмещающий хондрит. В метеорите были найдены и изучены тугоплавкие богатые форстеритом включения (англ. refractory forsterite rich objects). Включения сложены низкожелезистым форстеритом (f = 0.004–0.2, где f – отношение Fe/(Fe + Mg)_мол).

Заключение. Предполагается, что порфировые оливиновые хондры, состоящие из тугоплавкого форстерита и высококальциевого стекла в мезостазисе, скорее всего, являются родительскими для тугоплавких богатых форстеритом включений. Найденные в матрице хондрита обогащенные Al хондры и пироксеновые хондры с тридимитом, вероятнее всего, являются ксеногенными и происходят из области формирования энстатитовых хондритов.

Объект исследований. Распределения руд магнезитов и бокситов в горных блоках месторождений по данным электропроводности в связи с сигналами рассеянных фаз окислов Ca, Mg и Al. Петрофизические объекты и дифференциация свойств окислов, выявляемые в пограничном и на границе с диэлектриками полупроводниковом диапазоне в геохимической обстановке метаморфических образований из карбонатных осадков.

Материалы и методы. Предпринимается поиск стационарных признаков – исследование отличает изучение на элементном уровне (обзор) и, затем, на основе материалов собственных электрометрических измерений на месторождениях.

Результаты. В обзорной части выполнен анализ констант металлов – относительной электроотрицательности ОЭО (шкала Луо и Бенсона), электронных потенциалов E0 и связи электрического сопротивления и давления в чистых элементах. Раскрывается инверсия свойств CaO ↔ MgO (впервые в 2002–2004 гг.); Ca идентифицирован как восстановитель (CaO – твердый диэлектрик) в отличие от традиционных представлений о сравнительной аддитивности легкого Mg. Установлено, что MgO – отдельный источник полупроводниковых носителей. Благоприятные условия изучения проводимости в экспериментальной части работы – абсолютные обменные приращения рудных окислов на геологических контактах. Измерены и рассчитаны свойства руд, пород и окислов, предсказаны связи сортового роста проводимости с уплотнением, повышением основности и магнитной восприимчивости (магнетизации), что, в свою очередь, дает фундаментальные основания для изучения кернов, проб из развалов, измельчений и переработанного геоматериала, включая концентраты, хвосты и отходы.

Выводы. Идентифицированы спектральные свойства рассеянных легких окислов ат. № ≤ 20. Отмечено активационное действие MgO и Al2O3 в ионной среде (CaCO3 = CaO + CO2). В явлениях полупроводниковой природы (n- и p- источники) дана версия донорно-акцепторного механизма. Установленные свойства – фактор осуществления в условиях месторождений оксид-метрических решений как в оценках карбонатных химотипов терригенных ископаемых, так и плагиоклаз-пироксеновых – в магматических. Сортовая разведка и прототип электрометрии обсуждаются с позиций высокоточной интерпретации в потенциале и восполняющем комбинировании различных петрофизических измерителей.