научный журнал по геологии Геохимия ISSN: 0016-7525

КЕРБЕР Е.В., КУЗЬМИН М.И., МАМОНТОВ А.А., МАМОНТОВА Е.А., ТАРАСОВА Е.Н. — 2014 г.

Исследована сезонная и межгодовая изменчивость компонентов трофического статуса (Сорг, Nорг, Рорг, кремния, взвешенного вещества и хлорофилла-а) и ионного состава (бикарбонаты, сульфаты, хлориды, кальций, магний, натрий и калий) в истоке Ангары с 1950 гг. Показано, что содержание и закономерность сезонных изменений указанных компонентов, а также тренды их среднегодовых величин в многолетнем масштабе в истоке Ангары обусловлены биологическими и гидрологическими процессами, а также антропогенными факторами, происходящими в озере Байкал, и они отражают современное состояние экосистемы озера.

ШАКИРОВ Р.Б. — 2014 г.

Представлены результаты анализа распределения углеводородных и других газов в пределах вулканов Менделеева и Головнина и других источников на о. Кунашир. Показано, что в сольфатарных и растворенных в термальных водах газах присутствуют не только метан, но также этан, пропан, бутан. Концентрация метана в газовых пробах не превышала 0.4 об. %. Приведен анализ изотопного состава углерода метана, этана и углекислого газа в свободной и растворенных фазах. Углеводородные газы о. Кунашир относятся к газам термогенного и метаморфогенного типов и их распределение зависит от близости источников к эруптивным центрам вулканов. Термогенные газы, вероятно, являются продуктом высокотемпературной переработки органического вещества осадков, захороненных при формировании вулканических построек. Приведены общие газогеохимические характеристики Курильских вулканов и выявлено усиление генерации углеводородов в осадках Курильской котловины при приближении к вулканическим аппаратам.

ЕРЁМИН О.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514090039 Список литературы

БЕЛАЩЕНКО Д.К. — 2014 г.

В связи с недостатком экспериментальных данных о составе многокомпонентного ядра Земли, содержащего в качестве вероятных примесей никель, кремний, серу, кислород, водород, углерод и др., привлечен в качестве дополнительного инструмента метод молекулярной динамики. Реальные возможности этого метода ограничены в настоящее время рассмотрением одно- или двухкомпонентных систем. Для проверки возможностей этого метода моделирования при условиях ядра Земли выбран гипотетический вариант, в котором ядро является двойной системой железо–сера, поскольку для этой системы имеется достаточное число экспериментальных данных при обычных условиях. Предложен потенциал модели погруженного атома, позволяющий адекватно описать термодинамические свойства твердых и жидких растворов железо–сера в условиях центра Земли, границы внутреннего и внешнего ядра и границы ядро–мантия. Ключом к расчету являлись литературные данные PREM (Preliminary Reference Earth Model) в отношении давления и плотностей фаз на границе внутреннего и внешнего ядра. В результате молекулярно-динамических расчетов показано, что в гипотетическом варианте двухкомпонентных растворов железо–сера можно получить хорошее согласие с данными PREM в отношении давления, плотности и скорости звука во всех указанных выше позициях. В этом варианте определены температуры на указанных уровнях, а также концентрации серы, причем внутреннее ядро должно содержать 5 ат. % серы, а внешнее ядро – около 11–12 ат. % серы, и в каждой части ядра концентрация почти не зависит от координат. Погрешность расчета концентрации составляет ±0.5. В принятом двухкомпонентном варианте температура в центре Земли близка к 6700 К, на границе внутреннего и внешнего ядра 6325 К, а на границе с мантией определяется с разбросом от 3300 до 4325 К (вторая цифра более вероятна); отклонение расчетной скорости звука от данных PREM составляет 5–10%, причем на границе с мантией получено завышение скорости, а на остальных уровнях занижение. При наличии достаточных опытных данных аналогичный метод расчета можно применить и к иным двухкомпонентным вариантам состава ядра Земли (например, железо–никель, железо–кремний, железо–кислород и т.д.), однако трех- и многокомпонентные варианты в настоящее время недоступны для расчетов методом молекулярной динамики. Проведенные в работе расчеты показывают, что метод молекулярной динамики в сочетании с геофизическими данными позволяет анализировать различные гипотетические варианты состава ядра Земли, дает дополнительную информацию о свойствах материала ядра и помогает отсеивать варианты строения ядра, не совместимые с имеющимися реальными данными.

ВЕРНЕР Р., КРАСНОВА Е.А., КУЗЬМИН Д.В., ПОРТНЯГИН М.В., СИЛАНТЬЕВ С.А., ХАУФФ Ф. — 2014 г.

Рассмотрены петрологические и геохимические особенности плутонических пород, драгированных в районе разломной зоны Стелмейт (СЗ Пацифика) при проведении SO201-1b рейса НИС “Зонне”. Предложена также реконструкция условий образования и интерпретация их тектонической эволюции. Показано, что среди плутонических пород, слагающих мел-палеогеновый фундамент северо-западной акватории Тихого океана, участвуют габброиды, происхождение которых связано с магматизмом в древнем центре спрединга и отражает эволюцию магматических расплавов, родительских для N-MORB. Эти породы вместе с ассоциирующими с ними перидотитами, базальтами и долеритами могут быть отнесены к дезинтегрированному разрезу тихоокеанской океанической литосферы мел-палеогенового возраста. Малоглубинная мантия под древней океанической корой рассматриваемого региона сложена деплетированными шпинелевыми лерцолитами и гарцбургитами а также дунитами магматического происхождения. Присутствие на юго-восточном окончании разломной зоны Стелмейт габбро-диоритов и диоритов, генетически не связанных с породами мел-палеогенового океанического фундамента северо-запада Тихого океана, возможно, отражает сложное строение тектонического коллажа пород, образованных в разное время в различных геодинамических обстановках и тектонически совмещенных вблизи фронтальной части Алеутской островной дуги. Эти породы, судя по их изотопно-геохимическим особенностям, не могут рассматриваться как представители семейства океанических плагиогранитов. Вдоль всего простирания разломной зоны Стелмейт широко проявлены процессы деформации океанического фундамента, в результате которых слагающие его породы испытывали брекчирование и крупноамплитудные вертикальные движения внутри океанической литосферы.

БЫЧКОВ А.Ю., МАТВЕЕВА С.С., ПОПОВА Ю.А., СУЩЕВСКАЯ Т.М. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514120073 Список литературы

БАЯНОВА Т.Б., КАУЛИНА Т.В., НЕРОВИЧ Л.И., ЯПАСКУРТ В.О. — 2014 г.

На основе геолого-петрологических исследований пород проведена реконструкция последовательности эндогенных процессов центральной и северо-восточной части Лапландского гранулитового пояса вдоль реки Лотты. Минералого-геохимическое исследование циркона (изучение анатомии кристаллов в отраженных электронах и в режиме катодолюминесценции, определение содержания U, Th, Hf, Y, распределение РЗЭ) и определение температуры его кристаллизации по содержанию Ti позволили привязать полученные геохронологические данные к петрологически изученной последовательности метаморфических событий. Установлено три этапа эндербитообразования: ранний – 1.99 млрд лет, главный – 1.940–1.925 млрд лет и поздний – 1.89 млрд лет. Определен возраст раннего умереннобарического гранулитового метаморфизма – 1.97–1.96 млрд лет. Диатексис кварц-полевошпатовых гранулитов с образованием гранатовых плагиолейкогранитов происходил в интервале 1.917–1.909 млрд лет.

АВЕРИН А.А., БУЙКИН А.И., ВЕРХОВСКИЙ А.Б., КОГАРКО Л.Н., СОЛОВОВА И.П. — 2014 г.

Изучены ортопироксен, клинопироксен и оливин мантийного метасоматизированного ксенолита гранатового лерцолита из щелочных пород оазиса Джетти, Восточная Антарктида. Образцы содержат обильные, существенно углекислотные, флюидные включения, комбинированные расплавно-флюидные и флюидизированные сульфидно-силикатные (±карбонат) включения. Хотя максимальное давление при захвате породообразующими минералами включений определено в 13 кбар, его истинное значение должно быть значительно выше, поскольку включения теряли часть вещества (декрепитировали) во время транспорта ксенолита к поверхности Земли. Выявлены две основные флюидные стадии. Флюиды раннего этапа характеризовались наиболее сложным составом. При преобладании СО2, они в значительной степени обогащены дополнительными летучими компонентами (N2 в пределах 0.1–0.2 мольных долей, H2S и, возможно, Н2) и входят в состав сульфидно-силикатных (±карбонат) включений ликвационного происхождения. В ходе эволюции в них возрастает роль СО2 при снижении концентраций H2S и N2. Несмотря на малый вклад в общий бюджет глубинных флюидов таких летучих компонентов как N2, H2S и Н2, они играют важную роль в процессах мантийного метасоматоза, что отражается на геохимических особенностях выплавляемых магм. В составе флюидов более поздней стадии (давления <7 кбар) заметно возрастает роль не только СО2, но и Н2 (вплоть до появления включений с фазой жидкой воды и образования при охлаждении азотом в криокамере газгидрата СО2). Двустадийное воздействие флюидов на мантийный субстрат также подтверждается изотопно-геохимическими данными. Изотопные исследования газов, выделенных непосредственно из флюидных включений в минералах методом ступенчатого дробления, позволили проследить эволюцию элементных и изотопных соотношений газов в ходе метасоматических преобразований. Высокобарические флюидные включения первого этапа характеризуются низкими отношениями C/N2, C/Ar, N2/Ar, тяжелым азотом и несколько повышенными (до 530) отношениями 40Ar/36Ar. Для поздних флюидов характерны более высокие (на 2–3 порядка) отношения C/N2, C/Ar, пониженные значения 13 в СО2, а также близкие к атмосферному отношения N2/Ar и 40Ar/36Ar. Изотопный состав и элементные соотношения аргона и азота позволили предположить, что появление поздних флюидов может быть связано с двухкомпонентным смешением в системе мантия–атмосфера. Комплексный анализ полученных данных, в частности, нетипичные для мантии низкие отношения 40Ar/36Ar и возрастание роли Н2, могут свидетельствовать о субдукционной природе флюидов.

НОЖКИН А.Д., РИХВАНОВ Л.П. — 2014 г.

Приведены новые данные по содержанию радиоактивных элементов в докембрийских натрий-калиевых гранитоидах юго-западной окраины Сибирского кратона, Алданского, Украинского щитов и Курско-Воронежского массива. В сравнительном плане выполнено обобщение аналитических материалов по другим регионам. Установлено, что в раннем докембрии проявлены две глобальные эпохи Na-K гранитоидного магматизма (в млрд лет), несущие повышенные концентрации радиоактивных элементов (РАЭ) – U, Th и К: неоархейская (2.8–2.6) и позднепалеопротерозойская (1.9–1.75). На Австралийском, Южно-Африканском и Канадском щитах наряду с отмеченными эпохами установлена мезоархейская (3.1–2.8 млрд лет) эпоха Na-K гранитообразования. Развитием этих эпох гранитизации в значительной мере обусловлены высокая зрелость – геохимическая дифференцированность древнейших блоков континентальной коры и их геохимическая и металлогеническая специализация на редкие и РАЭ. В пределах южной окраины Сибирского кратона наиболее интенсивно проявлена позднепалеопротерозойская эпоха гранитизации. Протяженный Южно-Сибирский пояс коллизионных и внутриплитных Na-K гранитоидов характеризуется весьма интенсивным привносом РАЭ и других редких элементов в верхнюю оболочку коры. Для юго-западной части кратона (Енисейский кряж) характерно многократное поздненеопротерозойское Na-K гранитообразование. Здесь широко представлены коллизионные и внутриплитные Na-K граниты, отличающиеся повышенной ториеносностью и отношением [Th]/[U]. Более высокие концентрации РАЭ характерны для внутриплитных палео- и неопротерозойских гранитоидов. Ураном наиболее обогащены постколлизионные и внутриплитные Na-K граниты и субщелочные лейкограниты. Урановорудные концентрации создавались на рифтогенных этапах развития этих блоков земной коры при наложении внутриплитного субщелочного кислого магматизма и сопровождающего гидротермального метаморфизма на гранитизированные кристаллические массивы, включающие специализированные на уран осадочные и вулканические комплексы. Отмечены районы, имеющие, с точки зрения авторов, наиболее благоприятные геолого-геохимические предпосылки для формирования уранового оруденения в структурах южной окраины Сибирского кратона и его ближайшего складчатого обрамления.

ВИНОКУРОВ С.Ф., ГОЛУБЕВ В.Н., КРЫЛОВА Т.Л., ПРОКОФЬЕВ В.Ю. — 2014 г.

С использованием специальной методологии изучено распределение РЗЭ и ряда других элементов в зональных флюоритах различных месторождений Восточного Забайкалья. Для флюоритов из урановых и полиметаллических рудных полей выявлены существенные отличия в типе распределения РЗЭ и характере флюидных включений, отражающие геохимическую специфику и указывающие на вероятные источники сформировавших их растворов. В последовательных зонах роста флюоритов установлена постепенная смена распределения лантаноидов, отчетливо совпадающая с постепенным снижением температуры и минерализации флюидных включений. Предполагается, что смена типа распределения лантаноидов связана с кристаллохимической дифференциацией, которая обусловлена образованием наноразмерных минеральных примесей фосфатов и/или фторкарбонатов РЗЭ, обладавших селективной концентрацией разных групп лантаноидов. При этом выявлена противоположная направленность изменения типа распределения лантаноидов в зональных флюоритах Стрельцовского и Гарсонуйского месторождений. Так, в первом при общем снижении суммарной концентрации лантаноидов наблюдается смена положительного параболического типа на субхондритовый, а во втором – отрицательного через субхондритовый до положительного.

НУЖДАЕВ А.А., РЫЧАГОВ С.Н., СТЕПАНОВ И.И. — 2014 г.

Обсуждаются новые данные о распределении ртути во вмещающих вулканогенно-осадочных и магматических горных породах, гидротермально-метасоматических породах и всех типах современных новообразований (гидротермальных глинах, аргиллизированных почвенно-пирокластических отложениях, кремнистых и лимонит-гематитовых плащах, донных осадках, солевых выпотах различного состава, и др.), характерных для зоны гипергенеза геотермальных месторождений. На примере Нижне-Кошелевского (пародоминирующего) и Паужетского (водного типа) геотермальных месторождений, термальных полей Кошелевского вулканического массива и Камбального вулканического хребта (Южная Камчатка) показано значение ртути как элемента-индикатора температуры, фазового состояния и динамики гидротерм, интенсивности процессов аргиллизации пород, относительного возраста (зрелости) геотермальных месторождений и термоаномалий.

АСТАХОВА Н.В., КОЛЕСНИК О.Н., СЪЕДИН В.Т. — 2014 г.

При электронно-микрозондовом изучении вулканических пород подводных возвышенностей Японского моря впервые обнаружены многочисленные включения мелких зерен металлов (Cu, Zn, Sn, Ni, Pb, As, Cr, W, Ti, Ta, Fe, Ag), главным образом в форме самородных элементов, интерметаллов, фосфидов, оксидов, сульфидов и сульфатов. Как правило, эти включения локализуются вдоль стенок микротрещин и пор или выполняют микропустоты, межзерновые пространства в основной массе и в породообразующих минералах. Учитывая, что самородные металлы, интерметаллические соединения и фосфиды являются индикаторами высокотемпературного газового флюида, можно предположить, что именно он является источником металлов.

ЛЕВИТАН М.А., РОЩИНА И.А., СЫРОМЯТНИКОВ К.В., ШТАЙН Р. — 2014 г.

На основе данных рентгенофлуоресцентного анализа рассмотрена проблема соотношения химического состава и цвета четвертичных морских осадков в районе поднятия Менделеева (Северный Ледовитый океан). Выявлены особенности соотношения седиментационного и диагенетического факторов при формировании цвета. Показано, что для литостратиграфической корреляции следует (с определенными ограничениями) использовать только слои осадков темно-коричневого и розового цветов.

ГИРНИС А.В., ДОРОФЕЕВА В.А., НАУМОВ В.Б., ЯРМОЛЮК В.В. — 2014 г.

На основе созданной нами базы данных, включающей опубликованные к настоящему времени содержания петрогенных, редких и летучих элементов в расплавных включениях в минералах и в закалочных стеклах вулканических пород, проведено сравнение для 71 элемента средних составов расплавов срединно-океанических хребтов (MORB) Атлантического, Тихого и Индийского океанов, а также определен средний состав MORB всех океанов Земли (“глобальный состав MORB”). Рассчитаны средние отношения некогерентных редких и летучих компонентов (H2O/Ce, K2O/Cl, Nb/U, Ba/Rb, Ce/Pb, Nb/U и др.) в магматических расплавах всех океанов. Определены вариации этих отношений и установлены значительные различия расплавов Атлантического и Тихого океанов.

ВИЛОР Н.В., ГОРЯЧЕВ Н.А., КАЗЬМИН Л.А. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514100100 Список литературы

ГАЛУШКИН Ю.И., ЭЛОГХБИ С. — 2014 г.

История погружения, изменения температуры и зрелости органического вещества осадочных пород бассейна Мурзук в юго-западной Ливии численно восстановлена для 8 скважин и одной псевдоскважины, расположенных вдоль двух профилей, секущих бассейн в направлении с северо-востока на юго-запад и с северо-запада на юго-восток. Реконструкции осуществлялись с применением системы моделирования бассейнов ГАЛО и с учетом неоднократной тектонической и термической активизации литосферы бассейна. Моделирование позволило получить более корректные реконструкции термической истории бассейна и реализации его углеводородного потенциала по сравнению с оценками предшествующих моделей, исходивших из предположения о постоянстве градиента температуры в течение всего времени развития бассейна. Бассейн Мурзук характеризуется умеренным погружением поверхности фундамента (2200–2800 м), которое в обычных бассейнах соответствовало бы незрелому или раннезрелому органическому веществу. Однако история бассейна включала несколько периодов интенсивного поднятия и погружения бассейна, сопровождавшихся эрозией осадочного чехла и тепловой активизацией литосферы. Это привело к различиям в уровне зрелости органического вещества, достигнутом на разных участках бассейна, и к несколько необычной ситуации, когда зрелость органического вещества пород на флангах бассейна Мурзук была более высокой, чем тех же пород на площадях с более глубоким погружением. Моделирование предполагает, что породы формации Танзуфт (Tanzuft) на отдельных площадях бассейна могли генерировать заметные объемы жидких углеводородов, но ситуация сильно зависит от глубины погружения пород и амплитуды эрозии осадочного чехла на разных участках бассейна.

БУГЕЛЬСКИЙ Ю.Ю., ВИГАСИНА М.Ф., КИСЕЛЕВА И.А., КРУПСКАЯ В.В., МЕЛЬЧАКОВА Л.В., ОГОРОДОВА Л.П. — 2014 г.

Проведено термохимическое изучение двух образцов нонтронита: из месторождения Пинарес-де-Маяри (Восточная Куба) (обр. I) и из Кемпирсайского серпентинового массива (Южный Урал, Казахстан) (обр. II). На высокотемпературном теплопроводящем микрокалориметре Тиана-Кальве методом расплавной калориметрии растворения определены энтальпии образования из элементов обезвоженных гидроксилсодержащих нонтронитов, fH (298.15 K): 4958 ± 13 кДж/моль для Mg0.4(Fe Mg0.4Ni0.1)[Si3.7Al0.3O10](OH)2 (I) и 5003.6 ± 8.0 кДж/моль для Mg0.3Na0.1Ca0.1(Fe Mg0.5Ni0.1)[Si3.7Al0.3O10](OH)2 (II). Получены экспериментальные данные по энтальпии дегидратации (удаление молекулярной адсорбционной и межслоевой воды) в изученных нонтронитах: 6 ± 2 кДж на 1 моль Н2. Оценена энтальпия образования нонтронита теоретического состава Mg0.15Fe [Si3.7Al0.3O10](OH)2: –4750 кДж/моль. Рассчитаны энергии Гиббса образования нонтронитов.

ПОЛОТНЯНКО Н.А., ХОДАКОВСКИЙ И.Л. — 2014 г.

На основании экспертных оценок литературных данных по термодинамическим свойствам веществ системы Cl–Pd рекомендованы ступенчатые и общие константы устойчивости комплексных частиц состава [PdCln]2 - n, определен стандартный электродный потенциал полуэлемента PdCl /Pd(k) E = 0.646 ± 0.007 В, которому соответствует величина fG = 400.4 ± 1.4 кДж/моль для иона PdCl (aq). По результатам калориметрических исследований получены значения fH PdCl (aq) = 524.6 ± 1.6 кДж/моль и fH Pd2+(aq) = 189.7 ± 2.6 кДж/моль. Принятым значениям общей константы устойчивости иона PdCl и стандартного электродного потенциала полуэлемента PdCl /Pd(k) соответствуют fG = 190.1 ± 1.4 кДж/моль и S = 94.2 ± 10 Дж/(моль К) для иона Pd2+(aq).

ГУДКОВ А.В., КАМЕНСКИЙ И.Л., МЕЛИХОВА Г.С., СКИБА В.И., ТОКАРЕВ И.В., ТОЛСТИХИН И.Н. — 2014 г.

Измерением концентраций изотопов 3H, 3H, 4He и 20Ne в водах водозабора “Центральный” (южная часть Хибинского массива, Кольский полуостров) показано, что воды являются смесью молодых (более 90%) и древних (менее 10%) вод. Молодая вода содержит избыточные газы, обусловленные растворением пузырьков воздуха в ходе погружения воды в зоне аэрации. Возраст молодой воды, определенный 3H 3Hе(3H) методом оказался равным 21 ± 1.5 г. Возраст древней воды, оцененный U Th 4He методом, составляет около 50 тыс. лет. Вследствие взаимодействия вода–порода древняя вода содержит повышенные концентрации гелия и некоторых вредных для здоровья элементов, например алюминия, за счет растворения щелочных пород массива.

ЛИТАСОВ К.Д., ОТАНИ Э., ФУРУКАВА Й., ЧАНЫШЕВ А.Д., ШАЦКИЙ А.Ф. — 2014 г.

Представлены первые результаты исследования стабильности различных полициклических ароматических углеводородов при давлениях около 7 ГПа и температурах 773–1073 К. Эксперименты проводили в многопуансонных гидравлических прессах. Анализ продуктов опытов после закалки выполнен с помощью метода матрично-активированной лазерной десорбции-ионизации (МАЛДИ). В результате удалось обнаружить формирование полимеров стартовых веществ при 7 ГПа и 773–873 К. Полимеры характеризуются атомными массами до 5000, кратными массам стартовых веществ. При более высоких температурах (873–1073 К) выбранные ПАУ и их полимеры становятся неустойчивыми. Температуры разложения ПАУ и их полимеров не допускают их стабильность при параметрах мантии Земли. Исследования могут иметь важное значение для низкотемпературной близповерхностной геодинамики малых и крупных планетарных тел, в которых предполагается наличие углеводородных соединений.