научный журнал по геологии Геохимия ISSN: 0016-7525

БОНДАРЕНКО Г.В., БУХТИЯРОВ П.Г., НЕКРАСОВ А.Н., ПЕРСИКОВ Э.С. — 2014 г.

Экспериментально изучена диффузия воды в природных расплавах обсидиана и модельных дацитовых расплавах (Ab90Di8Wo2, мол. %) при давлениях паров воды до 170 МПа, температуре 1200°C, концентрациях воды в расплавах до 6 мас. % с использованием установки высокого газового давления, снабженной уникальным внутренним устройством. Диффузионные опыты проведены по новой мало градиентной методологии с использованием метода диффузионной гидратации расплава из флюидной фазы. Растворимость воды в расплавах и ее концентрация вдоль диффузионных профилей CH2O определены с помощью инфракрасной микроспектрометрии с использованием видоизмененного соотношения Bouguer–Beer–Lambert. Предложена структурно-химическая модель расчета и прогноза концентрационной зависимости коэффициентов молярной абсорбции гидроксильных групп (OH-) и молекул воды (H2O) в кислых полимеризованных стеклах (закаленных расплавах) в ряду обсидиан–дацит. Коэффициенты диффузии воды DH2O получены на основе математического анализа концентрационных профилей, и аналитического решения уравнения второго диффузионного закона Фика по методу Больцмана–Матано. Строго экспериментально показано, что DH2O экспоненциально возрастает с ростом концентрации воды в обсидиановых и дацитовых расплавах в полном диапазоне диффузионных профилей. Предложен метод прогноза и расчета концентрационной, температурной и барической зависимостей DH2O в кислых магматических расплавах (обсидиан, риолит, альбит, гранит, дацит) при Т, Р-параметрах земной коры и концентрациях воды в них до 6 мас. % с использованием установленной количественной корреляции между DH2O и вязкостью таких расплавов.

БАЯНОВА Т.Б., ЕЛИЗАРОВ Д.В., НЕРОВИЧ Л.И., СЕРОВ П.А. — 2014 г.

Изучены породы дайково-жильного комплекса Мончетундровского массива: долериты, габбро-пегматиты и аплиты. Дайки долеритов подразделены на три группы: титанистые ферродолериты, ферродолериты, а также низкотитанистые и низкожелезистые габбро-долериты. U-Pb возраст цирконов из ферродолеритов установлен в 2505 ± 8 млн лет. Время образования амфибол-плагиоклазовых метагабброидов, вмещающих дайку ферродолеритов, составляет 2516 ± 12 млн лет. При изучении U–Pb изотопной системы цирконов из габбро-пегматитов и титанитов из аплитов определены возрасты событий, характеризующих позднемагматическую эволюцию собственно Мончетундровского массива (2445 ± 1.7 млн лет ) и возраст наиболее поздних проявлений магматизма в пределах массива, которые связаны с этапом свекофеннской орогении (1900 ± 9 млн лет). На основе исследования Sm–Nd, Rb–Sr изотопных систем и распределения редких и редкоземельных элементов в породах дайково-жильного комплекса массива охарактеризован состав источников исходных расплавов. Геохимические и изотопно-геохронологические характеристики указанных пород свидетельствуют о различной природе их разноглубинных источников. Титанистые ферродолериты продуцировались из глубинного плюмового источника с участием деплетированного астеносферного компонента. Ферродолериты формировались из мантийного источника типа MORB с вкладом коровой компоненты. Исходные для габбро-долеритов расплавы формировались в литосферной мантии, истощенной несовместимыми элементами после архейских процессов корообразования над поднимающимся мантийным плюмом при участии корового компонента. Габбро-долериты и породы расслоенного комплекса Мончетундровского массива имеют сходство геохимических характеристик, что может свидетельствовать и о сходстве их источников, но с более выраженной контаминацией коровым материалом для собственно пород массива. Для габбро-пегматитов предполагается, что особенности их геохимии объясняются не только накоплением редких элементов в продуктах остаточной магмы и вкладом коровой составляющей, но и неоднородным и неравномерным влиянием подлитосферных мантийных источников. Генерация аплитов происходила из сиалического корового источника.

ВЕТРИН В.Р., КАМЕНСКИЙ И.Л., СЕВОСТЬЯНОВ А.Ю., СКИБА В.И., ТОЛСТИХИН И.Н. — 2014 г.

Термический анализ выделения гелия из ильменита щелочных гранитов (Понойский массив, Кольский полуостров) и экстракция газов посредством дробления, плавления и ступенчатого нагрева образца в вакууме выявили несколько разных мест нахождения (мн) благородных газов в одном минерале. В диапазоне температур 400–600°C выделяются радиогенные 40Ar* и Не, при этом, несмотря на близкие температуры экстракции, газы занимают разные мн: захваченный избыточный 40Ar* находится в относительно крупных включениях (>10 мк) и почти полностью выделяется при дроблении (более 80%, первое мн), в то время как Не находится в “залеченных” -треках и выделяется при нагреве образца (второе мн). В третьем мн находится почти исключительно радиогенный Не, выделяющийся при температуре около 1100°C; в этой температурной фракции отношение 4He/40Ar* = 830, в то время как для образца в целом оно близко к 10. Из четвертого мн выделился гелий с наиболее высоким отношением 3He/4He = 1.1 ? 10-6, свидетельствующим о вкладе мантийного гелия. Наблюдаемое распределение изотопов гелия и аргона в ильмените согласуется с геологическими данными об эволюции пород Понойского массива. Кварц-полевошпатовая жила, из которых был отобран ильменит, образовались в результате кристаллизации остаточных щелочно-гранитных расплавов; расплавы содержали мантийный Не, попадающий в конечном итоге в первичные включения (четвертое мн). После формирования породы массива накапливали радиогенный 40Ar*, но теряли более подвижный радиогенный Не. Во время палео-протерозойского метаморфизма Понойского массива радиогенный 40Ar* выделился из К-содержащих минералов гранитов и был импрегнирован в “безкалиевый” ильменит (первое мн). В дальнейшем захваченный 40Ar* сохранялся во включениях в минерале, а возникавший in situ при радиоактивном распаде U и Th гелий преимущественно мигрировал из него. В настоящее время ильменит характеризуется значительным избытком 40Ar* и, одновременно, дефицитом 4He (второе и третье мн). Ни K–Ar, ни U–Th–He изотопные системы минерала не могут быть использованы для датирования.

АЛЁШИН А.П., ДЫМКОВ Ю.М., КОЛПАКОВ Г.А., КРИНОВ Д.И., ПРОКОПЧИК В.И., САЛТЫКОВ А.С., ХОРОЗОВА О.Д. — 2014 г.

При минералогическом изучении четырех проб богатых урановых руд Далматовского месторождения впервые найдены и онтогенетически расшифрованы при электронно-микроскопических исследованиях микро-нано-текстуры гнезд затвердевшего геля оксида урана. Приведены минералого-геохимические особенности парагенезиса и текстурные особенности уникальных гидротермальных прожилков, сложенных гель-пиритом разной степени раскристаллизации и субпрожилками гель-настурана нескольких генераций. По минералогическим признакам сделан вывод о многократном приоткрывании прожилков в процессе гидротермального рудообразования, о физических и химических особенностях незатвердевшего геля, о его подвижности, агрессивности при метасоматозе. Предположено, что прожилки генетически связаны с основными гидротермальными источниками и, возможно, с эндогенным рудопроявлением урана, образовавшимся в результате приоткрывания основного, маркированного палеоруслом, разлома. Находка таких прожилков рассматривается как доказательство неоднократного поступления в урановые руды осадочно-эпигенетического месторождения гидротермального урана синхронно с накоплением и преобразованием осадков, что позволило отнести это месторождение к разряду известных гидротермально-осадочных. Глубина взятия керна богатых руд изученных проб соответствует “рудной зоне” Далматовского месторождения, вблизи палеозойского фундамента, поэтому, вся “зона” отнесена к своеобразным эндогенным, метасоматическим эпигидротермальным рудопроявлениям, возможно, элизионной природы, с ориентировочной температурой рудообразования 150–250°С.

КАРАКИН А.В., ПОКАТАШКИН П.А. — 2014 г.

В данной работе рассматривается проблема интерпретации геохимических лабораторных экспериментов, направленных на исследование дифференциации частично расплавленных пород. Дифференциация вещества происходит в планетах земной группы на определенной стадии их эволюции. В поле силы тяжести тяжелые и легкие частицы движутся в расплаве в разных направлениях. В результате в лабораторных экспериментах, а также в недрах планет образуются слои с разным химическим и петрологическим составом. В определенных условиях в этих слоях возникает инверсия плотности. Динамика частично расплавленных пород исследуется на основе двух аналитических моделей. Одна из них представляет собой задачу двух тел в жидкости, подчиняющейся уравнениям гидродинамики Стокса. Вторая описывает разнонаправленное относительное движение твердых частиц в поровязком слое.

БОРЗЕНКО С.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514050021 Список литературы

АГАФОНОВ Ю.А., БРОНСКИЙ В.С., ЗИНЕНКО В.И., САРАЙКИН В.В., ШИЛОБРЕЕВА С.Н. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514070073 Список литературы

БРЕХОВСКИХ В.Ф., ПОКРОВСКИЙ О.С., САВЕНКО А.В. — 2014 г.

По данным многолетних натурных наблюдений проанализировано распределение растворенных форм биогенных элементов и микроэлементов в зоне смешения вод р. Волги и Каспийского моря. Для большинства микроэлементов (Li, Rb, Cs, B, F, Br, I, Ga, Sc, Y, Co, Ni, Cu, Cd, Ag, V, As, Sb, Bi, Mo, W, U) характерно консервативное поведение. Растворенные фосфаты и кремний в период наибольшей биологической продуктивности интенсивно извлекаются из раствора (соответственно до 60–90 и 46–82% поступления с речным стоком) преимущественно в результате их потребления водной биотой. Распределение растворенного стронция относится к слабонеконсервативному типу, поскольку в отдельные годы отмечалось небольшое превышение его содержания над расчетными линиями консервативного смешения (8–18%), связанное, предположительно, с неодинаковой трансформацией вод в проточных и застойных областях дельты и устьевого взморья. Барию свойственно дополнительное поступление в раствор в области средней солености (до 52%) в результате ионообменных реакций в поглощенном комплексе речных взвесей. Миграция растворенных форм алюминия, марганца и железа в зоне смешения волжских и каспийских вод контролируется, по-видимому, процессом коагуляции и флоккуляции органических и органо-минеральных коллоидов, о чем свидетельствует резкое снижение концентраций этих элементов на начальном этапе осолонения (соответственно на 59, 91 и 74%) с последующим выходом их содержания на постоянный уровень. Наиболее сложное распределение установлено для титана, свинца и редкоземельных элементов, концентрации которых после интенсивного удаления из раствора (соответственно до 64–88, 52–87 и 66–83% для Ti, Pb и р.з.э.) плавно возрастают, что, вероятно, обусловлено превышением содержания этих элементов в водах Северного Каспия над локальным минимумом в зоне активной флоккуляции коллоидов.

МАКАГОНОВ Е.П., РЕПИНА С.А., ХИЛЛЕР В.В. — 2014 г.

Рассмотрены особенности строения ритмично-построенных кристаллов флоренсита и ксенотима из кварцевых жил Au-REE проявлений Приполярного Урала. Изучение кристаллов проведено в ростовых зонах шириной 0.01–0.15 мм. Ритмы состоят из тонких структурных элементов: ориентированных срастаний нескольких минеральных видов, слоисто-блочного распределения примесей Sr и Ca, синтаксических вростков минералов того же структурного типа, сокристаллизационных каверн и поздних пустот растворения с включениями аргентита и настурана. В ростовых зонах кристаллов установлена последовательная смена лантаноидов: во флоренсите от легких к более тяжелым, в ксенотиме – от тяжелых к более легким, что объясняется активностью Се и Y. Механизм фракционирования элементов в кристаллах имеет двойственную природу. Наличие в редкоземельных сростках 4 групп лантаноидов – (La–Се–Pr), (Nd–Sm–Eu–Gd), (Gd–Тb–Dy), (Ho–Er–Tm–Yb–Lu) обусловлено способностью этих элементов к комплексообразованию, проявленному в виде тетрадного эффекта фракционирования РЗЭ. Кристаллы в свою очередь разделяют изоморфные комплексы в соответствии со свойствами граней и их концентрациями в растворах. Структуры кристаллов и их ростовые элементы рассмотрены с позиции кристаллохимии.

ДУДНИКОВА В.Б., УРУСОВ В.С. — 2014 г.

Методом межатомных потенциалов в ионном приближении проведено моделирование процессов протонирования кристаллов форстерита. Рассмотрено образование изолированных ОH--групп в безжелезистых и железосодержащих кристаллах, а также нейтральных кластеров протонированных катионных вакансий. Показано, что присутствие трехвалентных примесей может в значительной степени облегчать процессы протонирования как за счет их восстановления до двухвалентного состояния, так и за счет образования кластеров с катионными вакансиями. Участие магниевых вакансий в процессе зарядовой компенсации дефектов с водородом в большинстве случаев энергетически более выгодно, чем кремниевых.

РЫЖЕНКО Б.Н., ЧЕРКАСОВА Е.В. — 2014 г.

Выполнено моделирование взаимодействия изверженных пород с речной (дождевой) водой в системах “гранит–вода”, “базальт–вода” и “дунит–вода” открытых по углекислоте (P CO2 = 10-4, 10-3, 10-2 бар) и кислороду (P O2 = 10-81 10-1 бар) при 25 и 50°C и отношениях масс воды и породы R/W 10. Равновесным моделированием установлено, что во-первых, различия в минеральном составе продуктов, образующихся из рассмотренных изверженных пород, несущественны; во-вторых, экстракция меди из минералов горных пород оптимальна при Eh от +200 до –100 мВ. Моделированием указанных систем с учетом скоростей растворения минералов установлено, что время химического выветривания пород составляет несколько сотен тысяч лет.

ТИХОМИРОВ В.В. — 2014 г.

Выполнен анализ распределения и происхождения N2 в солях и подсолевых пластовых флюидах на примере Волго-Уральского бассейна. Выделены две генетически разные группы подсолевых флюидов и соответствующие им два разных источника N2. Первая включает хлоридно-кальциевые рассолы, нефти насыщенные N2 и азотные пластовые газы, имеет 15N > 0 и распространена ближе к поверхности на платформенной части бассейна. Вторая включает только нефти, насыщенные CH4, и метановые пластовые газы, имеет, вероятно, 15N < 0 и распространена у края платформы в Предуральском прогибе и около Прикаспийской впадины. Предположительно первая группа с изотопно тяжелым N2 представляет собой флюиды, оставшиеся после потери летучих во время древнего метаморфизма пород, а вторая – те летучие, которые теряются при их дегазации.

ЖАК К., КАДЕБСКАЯ О.И., ЧАЙКОВСКИЙ И.И. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514020046 Список литературы

МИЗАНДРОНЦЕВ И.Б., СИНЮКОВИЧ В.Н., СОРОКОВИКОВА Л.М., ТОМБЕРГ И.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514080056 Список литературы

СОКОЛОВ С.В. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514080081 Список литературы

ВЕРХОВСКИЙ А.Б., СЕМЕНОВА Л.Ф., ФИСЕНКО А.В. — 2014 г.

Исследована кинетика выделения ксенона изотопно-нормальной компоненты благородных газов (Р3 компонента) из крупнозернистой фракции наноалмаза метеорита Orgueil (CI) и 4 из образца лунного грунта методом численного моделирования. Показано, что выделение с одним выраженным максимумом этих газов может не соответствовать модели диффузии с одним значением энергии активации, а определяется спектром ее значений с соответствующими максимумами выделения, которые не разрешаются при ступенчатом пиролизе. В частности, расчет сохранности Хе-Р3 в наноалмазе при термальном метаморфизме метеорита Orgueil с использованием параметров процесса диффузии (энергия активации и частотный фактор), определенных по модели с одной энергией активации, показывает потерю практически всего ксенона за очень короткое время. Такие потери несовместимы как с продолжительностью термального метаморфизма родительских тел метеоритов, так и с наблюдаемой концентрацией Хе-Р3. Сохранность большей части Хе-Р3 даже в течение десятков тысяч лет термального метаморфизма следует из расчетов, основанных на диффузии со спектром энергии активации выделения ксенона. Результаты изотермического пиролиза фракции наноалмаза метеорита Orgueil подтверждают наличие многих энергий активации выделения Хе-Р3 из наноалмаза. Использование диффузии со спектром значений энергии активации применительно к выделению гелия из образцов лунного грунта также показывает, что гелий в этих образцах может сохраняться при 20°C существенно более длительное время, чем это следует из модели с одной энергией активации (Ануфриев Г.С. 2010).

ЗОАН ДИНЬ ХУНГ, КАШКАРОВ Л.Л., КУ ШИ ТХАНГ, НГУЕН ВАН ФО, НГУЕН ДЫК ЧУИ, НГУЕН ТХИ КИМ ТХЫОНГ, НГУЕН ТХИ ТХУ, НГУЕН ЧУНГ КИЕН, НГУЕН ЧУНГ МИНЬ — 2014 г.

Содержание и микрораспределение урана в образцах циркона из прибрежных отложений пойм ряда рек северного Вьетнама исследовали с помощью полупроводниковой альфа-спектроскопии и трекового метода альфа- и осколочной авторадиографии. Исходя из абсолютных величин содержания урана и характерного его объемного распределения, выделены две группы зерен циркона, относящиеся к разным источникам. Первая группа характеризуется равномерным и сравнительно низким содержанием урана, лежащем в интервале (280–440) мкг/г. Ко второй группе отнесены зерна циркона с неравномерно распределенным содержанием урана, максимальная величина которого варьирует в пределах от 490 до 2040 мкг/г. Результаты определения абсолютной активности излучения альфа-частиц и альфа-спектрометрических исследований, полученные для ряда образцов циркона второй группы, указали на присутствие в них сравнительно короткоживущих альфа-активных изотопов. Наиболее вероятные из них – это изотопы 210, 232U, 236Pu, 241Am и 243Am, источником которых могли быть только продукты техногенного происхождения. Сопоставление полученных величин альфа-активности отдельных зерен циркона как с образцами циркона первой группы, так и активностью микрокристаллов циркона, входящих в состав коллоидных частиц взвеси речной воды, несомненно свидетельствует об обнаружении следов техногенного радиоактивного загрязнения части вещества рек Лао Кай, Иен Бай, Тиен Куанг, Тхак Ба, Вьет Три и Ханои, протекающих в бассейнах рек Сонг Хонг (Красная) и Да (Черная) северного Вьетнама и берущих свое начало в южных районах сопредельного государства.

БОРИСОВ М.В., БЫЧКОВ Д.А., ВОЛКОВА М.М., КОСТИЦЫН Ю.А. — 2014 г.

DOI: 10.7868/S0016752514010105 Список литературы

ВОЛКОВА Н.И., КОВЯЗИН С.В., САКИЕВ К.С., СИМОНОВ В.А., СТУПАКОВ С.И. — 2014 г.

На основании результатов ионно-зондового анализа минералов из эклогитов Атбашинского хребта (Южный Тянь-Шань) выявлены геохимические особенности распределения редких (Rb, Sr, Ba, Cr, V, Zr, Hf, Nb, Ta, U, Th, Y) и редкоземельных элементов (РЗЭ) в зональных гранатах и содержащихся в них минеральных включениях. Показано, что гранаты эклогитов Атбаши концентрируют тяжелые редкоземельные элементы, эпидоты – РЗЭ, Y, Sr, Th и U, а омфациты деплетированы практически всеми редкими элементами по сравнению с их валовыми содержаниями в породе. В кристаллах граната, включениях эпидота и омфацита закономерно снижаются концентрации ряда редких элементов от центра к краю кристаллов граната, что связано с истощением матрикса породы этими элементами во время кристаллизации. Отклонения от этой закономерности, выраженные в обогащении тяжелыми РЗЭ каемок гранатов по сравнению с центральными частями зерен или резких перепадах содержаний редких элементов в гранатах и минеральных включениях, объясняются протеканием метаморфических реакций, связанных с разрушением РЗЭ-содержащих минералов. Полученные данные свидетельствуют о том, что подвижность редких элементов в условиях эклогитовой фации существенным образом контролируется устойчивостью определенных фаз.

КАДИК А.А., КОЛТАШЕВ В.В., КОНОНКОВА Н.Н., КРЮКОВА Е.Б., ПЛОТНИЧЕНКО В.Г., ЦЕХОНЯ Т.И. — 2014 г.

Для выяснения особенностей растворения углерода и водорода в железосодержащих магматических расплавах, равновесных с металлической фазой железа и графитом при значениях летучести кислорода, fО2, на 2–5 порядка ниже fО2 буферного равновесия железо–вюстит, fO2(IW), проведены эксперименты при 4 ГПа и 1550°С с расплавами состава FeO Na2O SiO2 Al2O3. Восстановление расплавов по мере понижения fO2 сопровождалось уменьшением в них содержания FeO. Значения fО2 в экспериментах определены на основании равновесия сплава Fe–C–Si с силикатной жидкостью. ИК и КР спектральные исследования свидетельствуют об образовании в расплавах FeO Na2O SiO2 Al2O3 соединений с углеродом в виде молекул CH4, комплексов CH3 (Si O CH3) и комплексов с двойной связью C=O. Содержание молекул СО2 и карбонатных ионов чрезвычайно мало. Кроме соединений с углеродом, растворенный водород присутствует в расплаве в виде молекул Н2, Н2 и гидроксильных групп ОН-. Спектральные характеристики стекол FeO Na2O SiO2 Al2O3 свидетельствуют об окислительно-восстановительных реакциях в расплаве, которые при понижении fO2 сопровождаются существенным уменьшением содержания H2O и ОН-, некоторым уменьшением Н2 при одновременном значительном росте концентрации СН4. Содержание комплексов с двойной связью С=О резко возрастает с понижением fO2 и достигает максимума при значениях lg fO2(IW) = –3. Согласно полученным нами ИК спектрам, общая концентрация воды (ОН- + Н2) в стеклах составляет 1.2–5.8 мас. %, уменьшаясь с понижением fO2. Высокие концентрации Н2 в значительной степени определяются высвобождением кислорода при восстановлении FeO в расплаве. Общее содержание углерода при высоких концентрациях Н2 (4.9–5.8 мас. %) составляет около 0.4 мас. %. Содержание углерода в жидких сплавах железа зависит от концентрации кремния и, по-видимому, растворимости кислорода, находясь в пределах 0.3–3.65 мас. %. Низкие концентрации углерода связаны с существенным увеличением содержания Si в жидком сплаве железа, которое при значениях fO2 на 4–5 порядков ниже fO2(IW) составляет около 13 мас. %.