научный журнал по геологии Геохимия ISSN: 0016-7525

СЛАБУНОВ А.И., ЩИПАНСКИЙ А.А. — 2015 г.

Рассматривается природа архейского и палеопротерозойского цирконов из эклогитов и связанных с ними пород Беломорского пояса Балтийского щита на основе критериев их равновесности с расплавом, гранатом и флюидом. Показано, что во всех случаях палеопротерозойский циркон с низкими Th/U отношениями (<0.1) и низкими концентрациями тяжелых и средних редких земель не отвечает критериям равновесной кристаллизации с гранатом. Такой циркон кристаллизовался из обогащенного Zr и Hf флюида, неравновесного с ранее сформировавшимися эклогитовыми ассоциациями, но равновесного с амфиболом и плагиоклазом, что отвечает условиям амфиболитовой, а не эклогитовой фации. Привнос флюида и его длительная ( 100 млн лет) циркуляция в глубоких горизонтах архейской ювенильной коры Беломорского пояса инициированы Лапландско-Кольской орогенией, после кульминации которой породы пояса испытали крайне медленный подъем со скоростями, на порядок меньшими, чем это происходило в фанерозойских орогенах. Показано, что в популяции циркона позднеархейского возраста есть циркон, отвечающей критериям его совместной кристаллизации с гранатом, и протолитовый циркон океанического происхождения, равновесный с высоко-Mg базальтом/габбро архейской океанической коры. Это свидетельствует о субдукционном происхождении архейских эклогитов Беломорского пояса.

ЛИМАНЦЕВА О.А., РЫЖЕНКО Б.Н., ЧЕРКАСОВА Е.В. — 2015 г.

Выполнено моделирование взаимодействий в системах “вода–порода–CO2 O2”, где “порода” есть породы различных участков сульфидсодержащего месторождения А. Физико-химическим компьютерным моделированием показано, что кислотный дренаж зависит от скорости взаимодействия компонентов системы. Причина возникновения кислотного дренажа в меньшей скорости растворения алюмосиликатных минералов горной породы, чем скорость окисления сульфидов. Смена пассивного водообмена на активный приводит к “залповому” выбросу загрязняющих веществ.

ЗАМАНА Л.В., ПЛЮСНИН А.М., ТОКАРЕНКО О.Г., ШВАРЦЕВ С.Л. — 2015 г.

Рассчитаны равновесия азотных терм Байкальской рифтовой зоны (БРЗ) с комплексом вторичных минералов (карбонатных, фторидных, глинистых, цеолитных и др.). Показано, что система азотные термы–горная порода является равновесно-неравновесной. В отличие от других вод она развивается в условиях непрерывного связывания заимствованных из горных пород химических элементов образующимися вторичными минералами. Это обеспечивает динамическую стабильность системы без роста солености, несмотря на продолжение взаимодействия вода–порода. Главная причина такого состояния системы – дефицит кислот, т.е. высокие значения рН. При этом нарушается соотношение химических элементов в воде по сравнению с исходными растворенными водой минералами. Все это обеспечивает в растворе дефицит одних элементов (Ca, Mg, Fe, Al и др.) и избыток других (Na, Si, F и др.).

РАЧКОВА Н.Г., ШУКТОМОВА И.И. — 2015 г.

В долгосрочном натурном эксперименте исследованы трансформация и распределение урана и тория в (0–50)-сантиметровой толще подзолистой суглинистой почвы, загрязненной их водорастворимыми солями. Оценена роль компонентов почвенного поглощающего комплекса в этих процессах. Представлены уравнения регрессии, связывающие содержания урана и тория в почве с ее валовым составом и физико-химическими характеристиками.

ЛУКАНИН О.А. — 2015 г.

На основе имеющихся экспериментальных данных разработана компьютерная модель, описывающая распределение хлора между магматическим расплавом, по составу отвечающему метаглиноземистому граниту, и водно-хлоридной флюидной фазой, образующейся при декомпрессионной дегазации магм в интервале давлений от 5 до 0.5–0.3 кбар и температуре 800 ± 25°C. Модель учитывает зависимость коэффициента распределения хлора (флюид/расплав) от давления и концентрации Cl в расплаве. Она позволяет рассчитывать перераспределение Cl и Н2 между расплавом и флюидом в ходе декомпрессионной дегазации магм как в закрытых условиях, когда флюид остается в системе, так и в открытых условиях, когда выделяющаяся флюидная фаза полностью или частично удаляется из системы. Представленные результаты численного моделирования демонстрируют влияние исходных содержаний Cl и Н2 в расплаве, а также степени открытости системы на изменение концентраций этих летучих в водном флюиде и расплаве при подъеме магм к поверхности в условиях близких к изотермическим. Наиболее высокие концентрации Сl во флюиде (C ) достигаются на первых этапах декомпрессионной дегазации при высоких давлениях. С понижением давления C уменьшается и тем значительней, чем больше степень открытости системы. При дегазации в открытых условиях концентрация Сl в расплаве (C ) также уменьшается. Однако в закрытых условиях по мере снижения давления C сначала уменьшается, достигает минимума, а затем начинает расти. Если декомпрессионная дегазация начинается при Р 1–1.25 кбар, то C меняется незначительно независимо от исходного содержания хлора в расплаве и степени открытости системы.

СИДКИНА Е.С. — 2015 г.

Выполнен геохимический анализ состава рассолов Тунгусского артезианского бассейна. Показано, что изученные рассолы равновесны с карбонатными, сульфатными и вторичными алюмосиликатными минералами, но неравновесны с первичными алюмосиликатами; насыщение рассолов галитом наблюдается только в пробах с минерализацией более 360 г/дм3. Анализом Ca/Cl, Sr/Cl, Br/Cl отношений в рассолах показано, что рост минерализации и изменение состава рассолов есть следствие метаморфизации в системе вода–порода. Основным источником кальция и стронция в рассолах являются сульфаты (ангидрит, гипс, целестин), которые растворяются благодаря восстановлению и удалению из системы сульфат-иона: CaSO4 + 2Cорг + MgCl2 + 2H2O = MgCa(CO3)2 + H2S + 2HCl. Другим процессом формирования химического состава рассолов является взаимодействие с первичными Ca, Mg-алюмосиликатами по реакции типа: CaAl2Si2O8 + 3H2O + 2CO2 = Al2Si2O5(OH)4 + Ca2+ + 2HCO . Первичным источником брома в рассолах является морская вода.

БЕЗМЕН Н.И., ВИРЮС А.А., ГОРБАЧЕВ П.Н., САЛОВА Т.П. — 2015 г.

DOI: 10.7868/S0016752515060023 Список литературы

КАДИК А.А., КОЛТАШЕВ В.В., КОНОНКОВА Н.Н., КРЮКОВА Е.Б., ПЛОТНИЧЕНКО В.Г., ЦЕХОНЯ Т.И. — 2015 г.

Изучение реакций азота, углерода и водорода с FeO Na2O Al2O3 SiO2 расплавами и жидкими сплавами железа и графитом при 4 ГПа, 1550°C и fO2 на 1.5–3 порядка ниже fO2(IW) обнаруживает ряд особенностей, которые важны для понимания условий формирования летучих соединений азота при плавлении ранней восстановленной мантии Земли. Содержание азота в расплавах увеличивается с понижением fO2 от 0.96 мас. % N при lg fO2(IW) = –1.4 до 4.1 мас. % N при lg fO2(IW) = –3.0, в то время как концентрация водорода в стекле мало зависит от fO2 и лежит в пределах 0.4–0.47 мас. %. Содержание углерода составляет около 0.3–0.5 мас. %. Согласно ИК и КР спектроскопии стекол, растворение азота, углерода и водорода в силикатных жидкостях сопровождается образованием молекул NH3, N2, CH4, а также NH , NH , NH , CH комплексов. Растворенный водород существует в расплаве в виде OH-, H2O и H2. Эксперименты также свидетельствуют об образовании в расплавах комплексов с двойной С=О связью. Установлено влияние углерода на повышение растворимости азота в FeO Na2O Al2O3 SiO2 расплавах, связанное с образованием в силикатной жидкости комплексов со связью C–N. Одной из наиболее примечательных особенностей взаимодействия азота, углерода и водорода с FeO Na2O Al2O3 SiO2 расплавами является существенное изменение соотношений N–C–H–O молекул и комплексов при значениях fO2 на 2–3 порядка ниже fO2(IW). Оно выражается в резком понижении содержаний NH , NH (O NH2), OH, H2O CH4 при одновременном увеличении содержаний NH ( Si NH2) и NH3. В результате NH3 становится доминирующим соединением азота в расплаве. Исследования свидетельствуют о высокой растворимости азота в сплавах железа при fO2 < fO2(IW). Концентрация азота в них возрастает от 2.47 мас. % N при lg fO2(IW) = –1.4 до 3.63 мас. % N при lg fO2(IW) = –3.0. Содержание углерода в N–C–Fe сплаве лежит в области 2.3–3.8 мас. %., понижаясь с понижением fO2. Сидерофильные свойства азота при fO2 < < fO2(IW) позволяют ожидать, что часть азота может быть растворена в сплавах железа при крупномасштабном плавлении ранней восстановленной мантии с последующим его захоронением в металлическом ядре Земли. Предполагается, что самоокисление магм ранней мантии Земли с отделением от них восстановленных N–C–H–O летучих соединений может быть одной из причин интенсивной дегазации азота.

БАДАНИНА И.Ю., ЖАРКОВА Е.В., КАДИК А.А., МАЛИЧ К.Н., МУРЗИН В.В. — 2015 г.

DOI: 10.7868/S001675251507002X Список литературы

РАКОВ Л.Т. — 2015 г.

Исследована кинетика внедрения примесей Al, Ti и Ge в кристаллическую структуру природного кварца на второй стадии изоморфизма, протекающей после его кристаллизации. Проведены модельные эксперименты по искусственному отжигу кварца, имитирующие накопление в нем изоморфных примесей в естественных условиях. Примеси регистрировали методом ЭПР. Анализ кинетики накопления изоморфных примесей позволил обнаружить два вида изоморфизма, способных реализоваться в природном кварце. Роль каждого из них зависит от содержания подвижной формы примеси Ge в минерале. При высокой концентрации Ge в кварце доминирует низкотемпературный изоморфизм с максимальной интенсивностью при 400–500°C. Предложен механизм этого вида изоморфизма, связанный с участием в нем кластеров высокотемпературной -фазы и примеси Ge в качестве катализатора. При низком содержании Ge его место в процессе изоморфизма занимают кремнекислородные вакансии. Данный вид изоморфизма имеет существенное значение при t > 650°C и высоком содержании в кварце структурных дефектов, генерирующих вакансии. Обсуждаются индивидуальные особенности изоморфизма каждого типа примесей.

ГАРЕЕВ Э.З., ДМИТРИЕВА Н.В., КРУПЕНИН М.Т., ЛЕТНИКОВА Е.Ф., МАЛИНОВСКИЙ А.И., МАСЛОВ А.В., МИЗЕНС Г.А., НОЖКИН А.Д., ПОДКОВЫРОВ В.Н., СМИРНОВА Ю.Н., СОКУР Т.М., СОРОКИН А.А. — 2015 г.

Рассмотрены основные особенности валового химического состава синорогенных глинистых пород различных объектов (Предуральский прогиб, Олюторский террейн, Днестровский перикратон, Индо-Гангский прогиб и др.). Проанализировано расположение фигуративных точек их состава на широко известных дискриминантных палеотектонических диаграммах. Показано, что в условиях активной тектоники, присущей коллизионному этапу развития подвижных поясов, валовый химический состав этих пород отражает особенности породных ассоциаций, сформированных как на дивергентном, так и конвергентном (в том числе собственно коллизионном) этапах. Наиболее близким к их среднему составу является PAAS – интегрированный показатель состава верхней континентальной коры. Из приведенных материалов можно сделать вывод, что для суждения о палеотектонической природе тех или иных осадочных последовательностей сведения о валовых химических составах глинистых пород, отраженные на дискриминантных диаграммах (SiO2 K2O/Na2O, K2O/Na2O SiO2/Al2O3 и др.), нельзя рассматривать как минимально достаточные.

АНОСОВА М.О., БЕЛОУСОВА Е.А., БОРТНИКОВ Н.С., КОСТИЦЫН Ю.А., СИЛАНТЬЕВ С.А. — 2015 г.

Приводятся результаты исследования методом лазерной абляции (LA-ICP-MS) зерен циркона, выделенного из магматических пород впадины Маркова и гидротермального поля Ашадзе (Срединно-Атлантический хребет). Изучены U–Pb и Lu–Hf изотопные системы индивидуальных зерен циркона и их микроэлементный состав. Также исследованы Sm–Nd и Rb–Sr изотопные системы пород, содержащих циркон. U–Pb система зерен циркона трех образцов габбро-норитов впадины Маркова показала значения возраста от 0.90 ± 0.02 до 2.00 ± 0.05 млн лет, причем более молодой возраст оказался у образцов, драгированных с большей глубины. Циркон из четырех образцов габбро и трондьемитов поля Ашадзе оказался одновозрастным – от 1.04 ± 0.07 до 1.12 ± 0.09 млн лет. В образце I-1069/19 плагиоклазового троктолита впадины Маркова были обнаружены экзотические зерна циркона с возрастом от 90 млн лет до 3.2 млрд лет, что не согласуется с возрастом пород в Срединно-Атлантическом хребте. В статье обсуждаются гипотезы происхождения подобных экзотических зерен, в частности, их образование в мантийных глубинах, попадание туда с субдуцированным материалом и др. Эксперименты по растворимости циркония показывают, что основные и ультраосновные расплавы могут стать пересыщенными относительно циркония только при нереально высоких его содержаниях, которых в соответствующих породах обычно не встречаются. Инородный, захваченный циркон в расплавах основного и ультраосновного состава должен растворяться и его находки в этих породах, скорее всего, указывают на отсутствие равновесия. Циркон может формироваться в интрузивных породах основного состава в условиях фракционной кристаллизации на заключительных ее стадиях, поэтому в габброидах нередко присутствует собственный циркон.

ГАВРИЧЕВ К.С., ГУРЕВИЧ В.М., КОМИССАРОВА Л.Н., РЮМИН М.А., ТЮРИН А.В. — 2015 г.

Методом адиабатической калориметрии измерена теплоемкость SmPO4 в области 10–346 K. На основе полученных экспериментальных и имеющихся литературных данных рассчитаны термодинамические функции ортофосфата самария в области 10–1600 K. Определена энергия Гиббса образования ортофосфата самария: fG 0(298.15 K) – fG 0(10 K), равная 1844.7 ± 2.4 кДж моль-1.

БАРАНОВА Н.Н., БЫЧКОВА Я.В., ТАГИРОВ Б.Р. — 2015 г.

Растворимость Pt( измерена в кислых хлоридных растворах при температуре 400–475°С, P = 0.8–1 кбар с использованием автоклавной методики с последующим анализом содержания растворенного компонента после закалки. Комплекс PtCl определен как основная форма нахождения Pt при параметрах опытов (m(NaCl) = 0.1–3 моль кг-1 Н2O, m(HCl) ). Путем анализа литературных данных и их согласования с результатами настоящей работы определены значения термодинамических параметров модели HKF (Хелгеcон-Киркхэм-Флауэрс) иона Pt2+ и Pt–Cl комплексов (PtCl , n = 1–4). Рассчитанная по этим данным растворимость Pt для сверхкритических P–T параметров близка к растворимости Pd. Термодинамические свойства и параметры модели HKF частиц водного раствора, определенные в настоящей работе, представлены в on-line версии базы данных FreeGC (http://www-b.ga.gov.au/minerals/research/methodology/geofluids/freegs_about.jsp), позволяющей рассчитывать значения энергии Гиббса компонентов системы и константы реакций с их участием.

РЫЖЕНКО Б.Н., СИДКИНА Е.С., ЧЕРКАСОВА Е.В. — 2015 г.

Для оценки способности пород к генерации углеводородов выполнено моделирование химических взаимодействий в системах “карбонатная порода–морская вода”, “алевропесчанная порода–морская вода”, “глинистая порода–морская вода”, “базальтовая порода–морская вода”, “гранитная порода–морская вода” при 25, 100, 200 и 300°C при давлении от насыщенного пара до соответствующего платформенному термобароградиенту. Термином “морская вода” обозначены составы галитовой (SW2), эпсомитовой (SW3) и сильвинитовой (SW4) стадий сгущения морской воды. По эффективности генерации углеводородов породы систем располагаются в ряд: глинистые > > алевропесчаные > карбонатные > основные; породы кислого состава непродуктивны. Показано, что с увеличением отношения массы породы к массе воды (т/ж), которое можно принять как условное время (степень) метаморфизации, возрастает восстановительный потенциал (lgfH2) пород и способность генерировать углеводороды. При т/ж 1 соответственно для карбонатной, глинистой и алевропесчаной пород восстановительный потенциал (lgfH2) равен при 100°C –2.74, –2.45, –2.57, при 200°C –1.2, –1.1 и –1.0, при 300°C –0.5, +0.3 и –1.2, что показывает явное преимущество глинистых пород при высоких температурах (давлениях) по способности восстанавливать химические элементы в системе вода–порода.

БОБРОВ В.А., КАШИРЦЕВ В.А., КРИВОНОГОВ С.К., ЛЕОНОВА Г.А., МЕЛЕНЕВСКИЙ В.Н. — 2015 г.

Исследованы трансформации органического вещества (ОВ) голоценовых осадков озера Очки (южное побережье озера Байкал) на ранних этапах диагенеза пиролитическими методами в вариантах Рок Эвал (RE-пиролиз) и хромато-масс-спектрометрии (Пир-ХМС). Проанализировано ОВ озерных отложений и их основных продуцентов – фитопланктона и зоопланктона. Данные о распределении углеводородов-биомаркеров в осадках свидетельствуют о постоянном привносе терригенного ОВ и переработке отложенного ОВ микроорганизмами. Из анализа молекулярного состава пиролизатов сделано предположение о резкой смене условий седиментации в верхней части осадков (0–60 см). Показано, что образование макромолекулярной алифатической структуры керогена начинается на самых ранних стадиях диагенеза в слое неконсолидированного осадка.

АВРАМЕНКО И.А., БЛАЖЕННИКОВА И.В., БОРОДУЛИНА Г.С., ТОКАРЕВ И.В. — 2015 г.

DOI: 10.7868/S0016752514110090 Список литературы

БОБРОВ А.В., ДЫМШИЦ А.М., ЛИТВИН Ю.А. — 2015 г.

Исследована многокомпонентная система CaO MgO Al2O3 SiO2 Na2O при 7.0 и 8.5 ГПа на тороидальном аппарате высокого давления типа “наковальня с лункой”. Изучены два бинарных сечения: пироп–гроссуляр и гроссуляр–Na-мэйджорит, на их основе с использованием литературных данных построены поверхности ликвидуса системы пироп–гроссуляр–Na-мэйджорит. Поверхность ликвидуса гранатов преимущественно пиропового состава занимает доминирующее положение на диаграмме; в состав этих гранатов входит наибольшее количество минала Na2MgSi5O12. Для этой же области плавление наблюдается выше 1900°C. Солидус системы отмечен ниже 1550°С. В системе пироп–гроссуляр наблюдается разрыв смесимости для составов 50–65 мол. % пиропа с присутствием двух серий твердых растворов гранатов. Преобладающей фазой при смешении гроссуляра и Na-мэйджорита является пироксен, а гранат кристаллизуется в довольно узком поле в области, богатой гроссуляром. Все гранаты, полученные в системах, характеризуются повышенными содержаниями Si и Na и относятся к ряду мэйджоритовых, для которых установлен единый механизм изоморфных замещений: (Mg, Ca) + Al = Si + Na.

АНТОНОВА Т.А., ГЕЛЬВИ Т.Н., ЛЕВИТАН М.А. — 2015 г.

На основе новых литературных данных отредактированы литолого-палеогеографические карты для отделов мела-палеогена, опубликованные В.Е. Хаиным, А.Б. Роновым и А.Н. Балуховским в 1983 г., в пределах Циркумарктического пояса, под которым понимается площадь, ограниченная в современную эпоху с севера бровкой континентального шельфа Северного Ледовитого океана, а с юга – параллелью 60° с.ш. При этом легенда упрощена за счет отказа от климатической и тектонической нагрузки. Сделан акцент на картирование литолого-фациальной зональности. По каждой карте рассчитаны площади и объемы, занимаемые отложениями выделенных литолого-фациальных зон и отдельных групп пород. На этой основе определены массы сухого осадочного вещества и интенсивности накопления. Выявленные закономерности распределения указанных количественных параметров для Циркумарктического пояса сопоставлены с соответствующими глобальными закономерностями, обусловленными тектоническими и климатическими изменениями. Выявлен вклад региональных особенностей истории седиментации и магматизма. Сделан вывод об определяющей роли глобальных закономерностей в истории осадконакопления в регионе. Выделены два этапа истории седиментации: меловой и палеогеновый.

ДОРОФЕЕВА В.А., МИРОНОВА О.Ф., НАУМОВ В.Б. — 2015 г.

На основе созданной нами и постоянно пополняемой базы данных, включающей на настоящий момент более 19800 публикаций по флюидным и расплавным включениям в минералах, обобщены результаты по физико-химическим параметрам формирования гидротермальных месторождений и рудопроявлений урана. Среди параметров рассмотрены температуры, давления, плотности, соленость, газовый состав флюидов, а также концентрация урана в гидротермальных природных флюидах. В базе данных общее количество изученных ураноносных объектов всех регионов мира, для которых имеются результаты изучения флюидных включений в минералах, составило 90. Для некоторых наиболее типичных минералов этих месторождений (кварц, кальцит и флюорит) представлены гистограммы распределения температур гомогенизации флюидных включений. Наиболее благоприятные температуры формирования урановых месторождений находятся в интервале 100–200°C (из 937 определений в этот интервал попадает 67%), что заметно отличает урановые месторождения от более высокотемпературных золото-серебряных, вольфрамовых и оловорудных. Отличие для этих месторождений фиксируется и по солености растворов. В интервал солености 10–30 мас. % экв. NaCl попадает 42% определений для урановых месторождений (из 937 определений), 27% для золото-серебряных (10237 определений), 27% для вольфрамовых (2333 определений) и 25% для оловорудных (1981 определение). Сравнительно низкие температуры ураноносных флюидов и их высокая соленость свидетельствуют о высокой плотности растворов: 94% всех определений приходится на интервал 0.8–1.2 г/см3. Давление флюидов весьма различно для разных урановых месторождений – от 2500 до 300 бар, но возможно и до более низких значений. Данные по химическому составу газовой фазы флюидных включений показали большое разнообразие содержимого включений. В некоторых случаях флюиды состава Н2 СО2 сменяются флюидами, богатыми СН4 и N2 со следами углеводородов. Отмечены особенности газового состава флюидных включений в зонах ядерного реактора на трех докембрийских урановых месторождениях. По результатам анализов индивидуальных включений оценены концентрации урана в магматических расплавах и в минералообразующих флюидах. Среднее геометрическое содержание U в силикатных расплавах от ультраосновных до кислых по данным 8053 определений составляет 0.92 ppm, а во флюидах 1.21 ppm (271 определение).