Том 64, № 12 (2019)

Установлены закономерности распределения и фракционирования стратегических металлов (Zr, Hf) в интрузии Кугда (Полярная Сибирь). Содержания исследованных элементов заметно превышают концентрации этих элементов других формаций (Zr 246 ppm, Hf 7.4 ppm). Отмечается значительный рост Zr и Hf от ранних пород (оливиниты, мелилитовые породы) к более поздним продуктам дифференциации (сиенитам) до 570 ppm Zr и 16 ppm Hf. В процессе эволюции магматической системы Кугда отмечается заметное фракционирование Zr и Hf. Отношение Zr/Hf в дайковой породе, приближающейся по составу к первичной магме массива Кугда, и ранних интрузиях довольно близко к хондритовому (Zr/Hf=37) (McDonough, Sun, 1995), в то время как в самых поздних фазах это отношение резко возрастает — почти в 5 раз. Наши исследования показали, что коэффициент распределения Hf (Kd=0.58) в щелочных пироксенах заметно выше по сравнению с Zr (Kd=0.40). Отсюда следует, что фракционирование этого минерала приводит к росту Zr/Hf отношения в остаточных жидкостях.

Другим минералом, концентрирующим цирконий до 400 ppm и Hf до 15–20 ppm, является перовскит, который имеет очень широкое поле кристаллизации в породах массива Кугда, в особенности в наиболее ранних породах — оливинитах. Наши данные показали, что отношение Zr/Hf в перовскитах оливинитов колеблется в пределах 23–27, то есть заметно ниже хондритового и этой величины в первичной магме. Ранняя кристаллизация перовскита является главной причиной повышения Zr/ Hf отношения в мелилитолитах (до 54). Таким образом, главным процессом формирования массива Кугда была непрерывная кристаллизационная дифференциация, сопровождавшаяся заметным фракционированием породообразующих и акцессорных минералов (пироксен и перовскит).

Выполнен анализ химических равновесий между соединениями железа и марганца в зависимости от окислительно-восстановительных и кислотно-основных условий среды (Eh-pH) и содержания углекислоты. Проведено термодинамическое и равновесно-кинетическое моделирование окисления железа и марганца при различных содержаниях углекислоты в растворе применительно к задаче подземного обезжелезивания и деманганации воды водозабора. Выбраны наиболее достоверные величины констант скоростей конгруэнтного растворения карбонатов железа и марганца, констант гомогенного окисления железа и поверхностно-каталитического окисления марганца на взвеси гидроксида железа в водном растворе. Разработана кинетико-термодинамическая модель подземного окисления железа и марганца растворенным в воде кислородом. Моделированием установлено, что обезжелезивание воды происходит достаточно эффективно, в то время как содержание марганца (II) в воде возрастает. Это происходит по причине более медленного окисления марганца и растворения Mn-содержащего сидерита. Эффективная подземная деманганация воды возможна при отсутствии Mn-содержащего сидерита в породах.

Методом LA-ICP-MS исследовались кристаллы перовскита из рудных оливинитов и фоскоритов массива Кугда. Полученный возраст щелочных пород массива Кугда – 257±6 млн лет – совпадает со временем формирования Сибирских платобазальтов и Гулинского массива – самого крупного образования Маймеча-Котуйской провинции, который представляет собой гигантскую и глубоко дифференцированную магматическую систему, составляющим 250 ± 9 млн лет. Отсюда следует, что мелилитсодержащий комплекс Кугда формировался синхронно с Сибирскими траппами и Гулинским массивом, что указывает на возможную генетическую связь этих пород.

По результатам экспедиционных исследований, проведенных в 42-м рейсе НИС “Академик Борис Петров” (январь-март 2017 г.) и 68-м рейсе НИС «Академик Мстислав Келдыш» (июнь-август 2017 г.), получены новые данные по содержанию техногенного радионуклида цезия-137 в поверхностных водах Восточно-Китайского и Южно-Китайского морей, экваториальной части Индийского океана, Красного и Средиземного морей, Бискайского залива, пролива Ла-Манш, Балтийского моря, Северной Атлантики, Норвежского и Баренцева морей. Установлено, что концентрация цезия-137 в поверхностной воде большинства исследованных морей Евразии находится на достаточно низком уровне. Исключение составляет Балтийское море, где уровень содержания цезия-137 значительно превышает величины, наблюдавшиеся в дочернобыльский период. Обнаружена более высокая, по сравнению с предыдущими оценками, концентрация цезия-137 в поверхностных водах Восточно-Китайского моря, что может быть связано со значительным сбросом высокоактивных жидких радиоактивных отходов в результате аварии на АЭС Фукусима-1 в 2011 году.