Объект исследования. Вулканогенные образования северной части Тагильской мегазоны.

Материал и методы. Исследовались вулканиты Тагильской палеоостроводужной системы и ее обрамления, включая базальты и андезибазальты следующих свит: хомасьинской O_1-2, шемурской O₃-S₁, павдинской S₁, именновской S_1-2, туринской S₂-D₁, перевозской D₁, краснотурьинской D₁, лимкинской D_2-3, а также долериты ивдельского комплекса D₃. Выполнены силикатные (РФА) анализы и определение редких элементов методом ICP-MS, проведена обработка и интерпретация этих данных с использованием дискриминационных и спайдер-диаграмм, а также индикаторных геохимических параметров.

Результаты. Выяснено, что геохимические параметры, отражающие степень деплетированности вмещающих пород магматических очагов, а также влияние флюидов, выделяющихся при дегидратации пород погружающихся пластин, достаточно определенно демонстрируют увеличение роли субдуцированного материала в составе островодужных магм и позволяют определить время начала субдукционного процесса, резкого изменения режима функционирования и завершения последнего.

Выводы. Полученные геохимические данные подтверждают представления о начале процесса субдукции в конце среднего–начале верхнего ордовика, перестройку (перескок?) зоны субдукции в нижнем девоне и завершение процесса в верхнем девоне.

Объект исследований. Верхнедокембрийские метатерригенные отложения северной части Ляпинского антиклинория на Приполярном Урале.

Материал и методы. Из метатерригенных пород верхнедокембрийского разреза разного стратиграфического уровня выделены монофракции цирконов и выполнены их оптические и изотопногеохронологические U-Pb (LA-SF-ICP-MS) исследования.

Результаты. Уточнены временные границы формирования пуйвинской, хобеинской и мороинской свит на Приполярном Урале. Поведено сравнение возрастных групп детритовых цирконов из метатерригенных отложений Приполярного Урала и близких к ним по возрасту терригенных толщ сопредельных районов. Установлены возрастные границы и предполагаемое расположение кристаллических комплексов – вероятных источников сноса терригенного материала.

Выводы. Нижняя возрастная граница формирования базальных слоев верхнего докембрия Приполярного Урала не выходит за пределы позднего рифея. Северо-восточная периферия Восточно-Европейской платформы, включая Приполярный Урал, в позднем докембрии принадлежала одной и той же континентальной окраине, а нижний возрастной рубеж формирования пуйвинской свиты (около 1000 млн лет назад) определяет вероятное время заложения Тиманской пассивной окраины.

Объект исследования. Ветвистые и конусообразные карбонатные постройки, поднятые с глубин от 1986 до 2973 м во внеосевой зоне рифтовой долины северной части Атлантического океана на участках активного молодого вулканизма. Дно океана здесь сложено базальтоидами и серпентинизированными габбро-перидотитами, фрагментарно перекрытыми пелагическими карбонатными осадками.

Цель. Доказать органогенную природу этих карбонатных построек и выявить особенности, ранее не отмечавшиеся в глубоководных карбонатных постройках подобного типа.

Материалы и методы. Карбонатные постройки в количестве около 100 образцов, первичные исследования которых проводились непосредственно во время рейсов на корабле. Аналитические методы включали в себя оптическую микроскопию, электронную микроскопию, рентген-флуоресцентную спектроскопию, рентгеновскую дифрактометрию, инфракрасную спектроскопию, масс-спектрометрию с индуктивно-связанной плазмой, изотопную масс-спектрометрию.

Результаты. Важными признаками изученных построек являются концентрически-зональная структура, образующаяся вокруг осевого канала, и тонкая темно-коричневая корка карбонатно-железомарганцевого состава. В теле построек и корках выявлены обилие фоссилий планктонной фауны и распространение минерализованных биопленок с бактериоморфными структурами и гликокаликсом. В составе карбонатных построек установлено более 50 микроэлементов, в том числе 11 эссенциальных (жизненно необходимых), 18 физиогенно-активных и 22 антибионтов. Отношения групповых содержаний элементов эссенциалов и антибионтов варьируют в пределах от 0.67 в верхней части построек до 0.001 в нижней их части и до 0.0006 в вулканогенном субстрате. Аналогично ведет себя и отношение концентраций эссенциального цинка к физиогенно-активной меди. В кальците углерод по изотопному составу (δ¹³С_PDB = –0.16 ± 1.03‰) соответствует морским осадочным карбонатолитам, а кислород, напротив, обнаруживает аномально изотопно-тяжелые значения (δ¹⁸O_SMOW = 34.44 ± 3.21‰). В железомарганцевых карбонатах соответствующие значения составляют –3…1 и 32–35‰.

Выводы. Карбонаты построек представляют собой твердые растворы на основе кальцита в самом теле построек и на основе бинарного ряда сидерит-родохрозит в составе бурых корок. Особенности состава, строения, химизма и минальной смесимости карбонатных твердых растворов отражают условия бактериальностимулированного минералообразования. В ходе изотопных исследований впервые установлен феномен сочетания в изученных карбонатных постройках принципиально разных по генетической природе углерода и кислорода, для объяснения которого предложена схема изотопного обмена кислородом между морским бикарбонатом и сульфатом при активном участии сульфатредуцирующих бактерий.

Объект исследования. Предбайкальский предгорный прогиб расположен в восточной части Иркутского амфитеатра Сибирской платформы и протягивается более чем на 600 км в северо-восточном направлении. Он начал формироваться в мезозое на палеозойском основании, смятом в складчатые структуры, и продолжил в кайнозое, в результате чего имеет сложное строение в виде системы валов и прогибов, осложненных разрывными нарушениями. Исследование посвящено недостаточно детально изученным разрывным нарушениям платформенного чехла, которые сложно картировать из-за незначительных смещений их крыльев.

Материалы и методы. При изучении разноранговых разрывных нарушений применен метод специального картирования разломных зон, в основе которого лежит парагенетический анализ дизъюнктивных дислокаций. Была создана сеть из 18 точек геолого-структурных наблюдений в разновозрастных породах осадочного чехла, в пределах которых собраны данные о разрывах и трещиноватости горных пород.

Результаты. Поранговый структурно-парагенетический анализ разрывов, откартированных в породах разного возраста и состава, позволил определить специфику поэтапного развития прогиба. Разрывы, обнаруженные в породах докайнозойского чехла платформы, удовлетворяют парагенезам зоны сжатия, поскольку являются взбросами и соответствующими сдвигами, а также парагенезам зоны правостороннего сдвига и зоны растяжения северо-восточного простирания. Деформации в кайнозойских отложениях относятся к парагенезам зон правостороннего сдвига и растяжения, которым удовлетворяют локальные сдвиги и сбросы.

Выводы. Проведенное исследование показало, что кайнозойский Предбайкальский предгорный прогиб формировался в обстановках сдвига и растяжения. Он заложен на докайнозойском основании, которое, помимо обстановок сдвига и растяжения, испытало этап сжатия в докайнозойское время.

Объект исследования. Кайнозойские стратифицированные осадочные образования, вскрытые скважиной 517 в районе Уро. Цель. Изучить разрез пространственно совмещенных стратонов Селенгино-Витимского прогиба и Байкальской рифтовой зоны.

Методы. Литолого-стратиграфический анализ, литогеохимические, палеонтологические исследования отложений.

Результаты. Впервые вскрыты олигоценовые отложения кулариктинской свиты Селенгино-Витимского прогиба, с несогласием перекрытые отложениями впадин байкальского типа Байкальской рифтовой зоны (миоцен-нижнеплиоценовой танхойской свитой, верхнеплиоценовой-эоплейстоценовой аносовской свитой и четвертичной полифациальной толщей). В отложениях разреза охарактеризовано четыре палинокомплекса: ПК I раннего олигоцена – смешанных лесов из ели, сосен, тсуги с примесью ольхи, березы и широколиственных листопадных с незначительным участием вечнозеленых растений, существовавших в условиях теплоумеренного климата; ПК II позднего олигоцена – расширения площадей хвойной растительности в условиях перехода к умеренному климату; ПК III раннего миоцена – мезофильных хвойных лесов и значительной ролью широколиственных пород деревьев в более теплых и влажных климатических условиях; ПК IV позднего миоцена– раннего плиоцена – растительности, близкой к таежной, с редкими реликтами хвойных и лиственных растений в условиях нарастающего похолодания при уменьшении общей влагообеспеченности. Отсутствие пыльцевых зерен в переходных отложениях от кулариктинской к танхойской свите конца олигоцена–начала миоцена соответствовало условиям палеоклиматического пессимума. В танхойской свите установлена пачка озерных отложений с диатомеями. В пачке выявлено 50 видов диатомовых водорослей, среди которых абсолютно доминировал планктонный вид Alveolophora antiqua в палеоводоеме значительных глубин и большого объема водной массы.

Выводы. В разрезе Уро совмещены олигоценовые отложения Селенгино-Витимского прогиба и миоцен-четвертичные отложения Байкальской рифтовой зоны.

Объект исследований. Верхнетурнейские глинисто-кремнисто-карбонатные отложения разреза среднего течения р. Малая Уса (Полярный Урал).

Материал и методы исследования. Для установления условий и особенностей осадконакопления комплекса глинисто-кремнисто-карбонатных образований в статье рассматриваются состав и строение пород (50 образцов, 51 шлиф); для биостратиграфического анализа (конодонты, остракоды, фораминиферы) проведена химическая дезинтеграция 13 проб в 7–10%-м растворе уксусной кислоты и изучены шлифы; проанализирован изотопный состав углерода и кислорода из карбонатных отложений (49 проб). Проведен трехступенчатый скрининг-тест образцов для изотопно-геохимических исследований.

Результаты. Разрез Малая Уса представлен преимущественно микритовыми в различной степени окремненными известняками, насыщенными в разной степени органогенными остатками, от вакстоуна до пакстоуна, что указывает на седиментацию в низкодинамичных условиях, ниже базиса действия волн. Биостратиграфический анализ базируется на данных определения фораминифер, а также немногочисленных конодонтов и остракод. Фораминиферами охарактеризована зона Eotextularia diversa–Dainella chomatica, которая приблизительно сопоставима с интервалом конодонтовых зон Upper typicus–anchoralis–latus и остракодовой зоной Entomoprimitia malinovkaensis–Marginia tschigovae самых верхов турнейского яруса. Изотопно-геохимических данные по разрезу демонстрируют общий тренд, направленный на облегчение изотопного состава углерода вверх по разрезу, что в совокупности с данными биостратиграфии позволило сопоставить последовательность разреза Малая Уса с последовательностями изотопного события TICE из ряда географически разобщенных разрезов мира (Бельгия, Южный Китай, США).

Выводы. Формирование отложений разреза, вероятно, происходило в условиях весьма пологого склона (рампа), где материал аккумулировался в подножье в качестве толщи заполнения южной части Коротаихинской внутришельфовой палеовпадины. На примере разреза Малая Уса показано, что значительным корреляционным потенциалом обладают не только пиковые положительные отклонения изотопного события TICE (в верхней части зоны isosticha и нижней части зоны typicus), но и изотопная картина верхнего турне в целом. Применение изотопно-геохимического метода в совокупности с биостратиграфией позволило уточнить стратиграфический объем разреза с интервала конодонтовых зон Upper typicus–anchoralis–latus до зоны Upper typicus стандартной конодонтовой зональной последовательности.

Объект исследования. Исследовано возможное влияние среды SiO₂ как наиболее распространенного компонента мантии на глубинный абиогенный синтез углеводородов в системах CaCO₃–FeO–H₂O и Fe₃C–H₂O в термобарических условиях, соответствующих условиям в верхней мантии.

Материал и методы. Эксперименты проводились с помощью установки высокого давления в камерах типа “Тороид” в термобарическом интервале 2.0–4.0 ГПа и 220– 750°С. В качестве доноров углерода использовались кальцит CaCO₃ и цементит Fe₃C, в качестве донора водорода – вода Н₂О, в качестве среды – кварц SiO₂. Анализ полученных продуктов химической реакции осуществлялся методами газовой хроматографии и рентгенофазной дифракции.

Результаты. В ходе проведенных экспериментов во всем исследуемом термобарическом интервале были получены смеси легких алканов с преобладанием метана. Состав углеводородных систем, полученных в присутствии SiO₂, сходен с составом смесей, полученных при таких же термобарических параметрах без SiO₂, и зависел только от температур и давлений синтеза. Результаты рентгенофазового анализа твердых продуктов показали превращение кварца в коэсит при 400 и 750°С.

 Выводы. Качественный и количественный состав углеводородных систем, образующихся при абиогенном синтезе углеводородов в присутствии SiO₂, соответствует результатам аналогичных экспериментов без SiO₂, но общий выход углеводородных систем в среде SiO₂ снижается. Зависимость состава полученных углеводородных систем от термобарических условий синтеза сохраняется в среде SiO₂.

Объект исследования. Изучены горизонты оксидно-железистых отложений колчеданных месторождений Урала.

Цель работы – оценка поведения титана в процессах гальмиролитического преобразования и литогенеза известковистых гиалокластитов и карбонатно-сульфидно-гиалокластитовых осадков.

Материалы и методы. Исследованы микротекстуры агрегатов аутигенных минералов Ti (анатаз, рутил, титанит) в джасперитах и госсанитах из разных колчеданных месторождений Урала. Для идентификации минералов использованы микроскопические и электронно-микроскопические методы исследований, а также дифракция отраженных электронов.

Результаты. Установлено, что при частичном гальмиролизе известковистых гиалокластитов происходил вынос Ti c формированием каемок аутигенного анатаза в краевых частях гематитизированных гиалокластов. При полном превращении гиалокластитов в гематит-кварцевые джаспериты аутигенные минералы Ti исчезали. В госсанитах (гематиткварцевых и гематит-хлоритовых продуктах субмаринного окисления карбонатно-сульфидно-гиалокластитовых осадков) Ti концентрировался в виде аутигенных рутила и титанита. Судя по обилию бактериоморфных структур в корродированных гиалокластах, гальмиролиз происходил при участии бактерий.

Выводы. Источником вещества для образования титановых минералов в оксидно-железистых отложениях служил гиалокластический материал. Гальмиролиз карбонатно-гиалокластитовых осадков с формированием джасперитов происходил в щелочных условиях, благоприятных для переноса Ti в виде гидроксокарбонатных комплексов. Образование рутила вместо анатаза связано с более низкими значениями pH (<5) среды минералообразования, обязанными окислению пирита в продуктах гальмиролиза гиалокластитов, смешанных с сульфидами. Титанит образовался в результате перераспределения ранее образованных Ti-содержащих фаз. Полученные результаты исследований решают фундаментальную проблему мобильности Ti в условиях гальмиролиза гиалокластитов в отличие от иммобильности этого элемента в гидротермальных процессах.

Объект исследований. В статье приведены результаты изучения кварцевых жил, южноуральских месторождений кварцевого сырья – Светлореченское, Караяновское, Гора Хрустальная и Толстиха.

Методы. Петрографическое изучение кварца проведено на микроскопе Olympus BX51. Исследования флюидных включений в кварце выполнены в термокамере TMS-600 (Linkam) с программным обеспечением LinkSys V-2.39 с микроскопом для проходящего и отраженного света Olympus BX-51 (Южно-Уральский государственный университет, филиал в г. Миассе). Солевой состав растворов во включениях оценен по температурам эвтектики раствора во включениях. Концентрации солей в растворах рассчитывались по температурам плавления последних кристаллов льда. Регистрация инфракрасных спектров выполнена на инфракрасном фурье-спектрометре Nicolet-6700 Thermo Scientific (ЮУ ФНЦ МиГ УрО РАН, г. Миасс). Обработка спектров осуществлялась в программном пакете OMNIC Thermo Nicolet и программе Peakfit. Коэффициенты экстинкции для расчета концентрации молекулярной воды и ОН-групп взяты из литературы.

Результаты. Жилы сложены крупно- и гигантозернистым молочно-белым кварцем. По результатам термобарогеохимических исследований выявлено, что кварцевые жилы отлагались из близких по составу и параметрам NaCl–H₂O флюидов с соленостью 3–9 мас. % NaCl-экв. и температурами от 100 до 280°С. Наиболее высокотемпературным является кварц месторождения Толстиха. По данным ИК-спектроскопии, для кварца изученных месторождений характерны высокое содержание молекулярной воды и средние значения концентрации группировок Al–OH. По содержанию OH-группировок кварц месторождения Толстиха (Южный Урал) близок к гранулированному кварцу, используемому промышленностью для получения кварцевых концентратов высокой степени чистоты.

Выводы. Диапазон температур образования кварцевых жил на месторождениях составил от 100 до 280°C. Концентрация солей в растворах включений в кварце изученных месторождений изменяется в широких пределах – от 10.0 до 3.5 мас. % NaCl-экв. Минералообразующие растворы имели Na-хлоридный или Na–Kхлоридный состав, что указывает на кристаллизацию кварца из гидротермальных растворов при постдиагенетическом (метаморфическом) преобразовании пород. Кварц изученных месторождений имеет характерное соотношение воды и Аl–ОН, что связано с условиями образования месторождений и незавершенностью процессов метаморфизма кварца на них.

Объект исследований. Представлены результаты ретроспективного прогноза восьми сильнейших землетрясений мира XXI в. (с магнитудой больше 8) методом LURR. Для расчетов применена авторская методика обработки данных, которая успешно прошла апробацию при исследовании сейсмичности о-ва Сахалин. Одно из главных преимуществ методики – фиксированные (базовые) для всех расчетов параметры математической обработки и выборки расчетных землетрясений (геометрия области расчета и магнитуда). Это позволяет получать прогнозы в реальном времени, а не только проводить ретроспективный анализ. В данном исследовании во всех случаях использовался сейсмический каталог Геологической службы США (United States Geological Survey – USGS).

Результаты. Для четырех из рассмотренных землетрясений выявлены предвестники в виде аномалий параметра LURR, которые проявляли себя в периоды от 6 мес. до 2 лет перед землетрясением, что согласуется с нашими результатами по Сахалину. При этом в трех случаях иных аномалий (ложных тревог) зафиксировано не было. Для четырех других землетрясений аномалий не зафиксировано вовсе. Отмечено, что уровень сейсмической активности (в рабочем диапазоне магнитуд) в этих случаях позволяет уменьшить величину окна сглаживания. Расчет по меньшему в 2 раза окну (180 дней) позволил в ряде случаев выявить предвестники (аномалии), но при этом способствовал появлению дополнительных, ложных аномалий.

Выводы. В целом подтверждено, что авторская методика подготовки данных и выбора параметров расчета, как, видимо, и сам метод LURR, имеют ограниченные возможности для трансляции на различные сейсмоактивные регионы нашей планеты. Причины этого могут быть самые разные, и ввиду неопределенности, зависящей от возможностей сети USGS во всех рассмотренных случаях, в данной работе этот вопрос не рассматривался.