Том 68, № 3 (2023)

Статьи

Геохимия, возраст и геодинамические особенности формирования вулканитов Индигирского разреза, Уяндино-Ясачненского вулканического пояса (Северо-Восток Азии)

Ганелин А.В., Лучицкая М.В., Маскаев М.В.

Аннотация

Уяндино-Ясачненский вулкано-плутонический пояс (УЯВП) является одной из крупнейших структур подобного типа на Северо-Востоке Азии. Его образования протягиваются в северо-западном направлении на 900 км от верховьев р. Колыма к верховьям р. Селеннях. Для пояса характерна сильная фациальная изменчивость и зональность, выраженная в смене с северо-востока на юго-запад вулканитов основного состава (Илиньтасская зона) кислыми вулканитами (Дарпирская зона). Недостаточная изученность УЯВП приводит к неоднозначной интерпретации его геодинамической природы и эволюции вулканизма. В статье рассмотрены новые детальные геохимические, изотопные и геохронологические данные для вулканитов индигирского разреза Дарпирской зоны УЯВП. Датирование вулканитов U-Th-Pb SIMS методом по циркону показало, что породы разреза, относимые ранее к оксфордскому-титонскому ярусам, являются более молодыми: 150 ± 2–152 ± 2 млн лет, что соответствует только тионскому времени. Для андезитов основания разреза характерны дефицит Ta-Nb, соотношение индикаторных элементов (Th/Nbpm, La/Nbpm, La/Smpm >1), очень низкие значения εNd = (–8) – что может свидетельствовать о контаминации мантийных источников континентальной корой. Перекрывающие андезиты кислые вулканиты имеют характеристики постколлизионных гранитоидов. Они также характеризуются значительными вариациями величины εNd от –2.4 до –6.5 и модельных возрастов. Закономерное положение пород в разрезе, а также характерное для островодужных построек увеличение щелочности и кремнекислотности вверх по разрезу от андезибазальтов к риолитам верхов разреза позволяет предполагать, что надсубдукционные расплавы генерировались под коллизионной корой. Источником таких расплавов мог быть фрагмент мантии обогащенной флюидами в процессе предшествующей субдукции.

Геохимия. 2023;68(3):227-254
pages 227-254 views

Физико-геохимические механизмы генезиса алмазов типа “Матрешка” на основе мантийно-карбонатитовой теории

Литвин Ю.А.

Аннотация

Выполнен физико-химический анализ генезиса уникального алмазного образца типа “Матрешка” из кимберлитовой трубки Нюрбинская Накынского кимберлитового поля, Якутия, Россия. Образец состоит из основного алмаза с полостью, в которой находится незакрепленный алмаз-включение; из полости выходят два сквозных отверстия шириной от 0.1 до 0.4 мм. Основой анализа является мантийно-карбонатитовая теория генезиса алмазов и ассоциированных фаз, развитая на основе согласованных результатов физико-химического эксперимента и аналитического изучения парагенных включений в природных алмазах кимберлитовых месторождений. Использованы также литературные данные кристалломорфологических и физических исследований алмазного образца “Матрешка”. В итоге обоснованы физико-геохимические механизмы нуклеации и кристаллизации его основного алмаза с полостью и алмаза-включения в условиях массового генезиса алмазов в полностью смесимых карбонат-эклогит-углеродных расплавах алмазообразующего очага верхней мантии. Первоначально закрытую полость заполнял алмазообразующий карбонат-силикатный расплав с растворенным углеродом. Вместе с тем выполнен анализ условий травления и растворения основного алмаза и алмаза-включения во время кимберлитового транспорта алмазоносного вещества из мантийного очага на глубины земной коры. При этом рассмотрены причины взрывообразного формирования конусообразных сквозных отверстий в основном алмазе, что сопровождалось выбросом алмазообразующей среды и заполнением полости (С–О–Н)-флюидсодержащим кимберлитовым расплавом. Заключительные эпизоды частичного растворения алмазов образца “Матрешка” кимберлитовыми и ассимилированными расплавами продолжались при формировании кумулятивного очага в земной коре и его затвердевании с выделением сильно сжатого С–О–Н-флюида. “Флюидное бурение” кровли кумулятивного очага привело к взрывному образованию трубки Нюрбинская и заполнению ее кимберлитовым и ассимилированным алмазоносным веществом. При продолжительном уплотнении этого вещества алмазный образец “Матрешка” оказался в сфере воздействия атмосферных и гидротермальных факторов, о чем свидетельствует мелкозернистый осадочный барит, минерал сернокислого бария, обнаруженный в сквозных отверстиях основного алмаза.

Геохимия. 2023;68(3):255-270
pages 255-270 views

Кристаллогенетические предпосылки возникновения уникальной формы алмаза “Матрешка” – эффект захвата алмазного включения двойником кристаллов алмаза

Павлушин А.Д., Коногорова Д.В.

Аннотация

Необычная форма алмаза “Матрешка” в виде футлярообразного кристалла с полостью содержащей свободно перемещающийся в ней кристаллик алмаза привлекла внимание исследователей парадоксальным для мантийного минерала вопросом возникновения, что вызвало оживленные обсуждения и многократные попытки объяснить природу его уникальной формы. Комплексный минералогический и кристаллографический анализ необычного образца и подобных ему находок позволяет утверждать, что его образование является следствием взаимной дезориентации кристаллов во время роста и наличием двойникового срастания между субиндивидами алмаза образующими ядро, и футляр алмаза “Матрешка”. Плоскости двойникования (111) в контактирующих кристаллах ядра и футляра в период одновременного роста находились в субперпендикулярном положении друг к другу. Захваченный алмаз, представляющий внутреннее ядро препятствовал нормальному развитию алмаза ставшего футляром. Футляр алмаза быстро разрастался вдоль собственной двойниковой границы, постоянно генерирующей новые слои роста, что способствовало в ходе метрического отбора его замыканию вокруг захваченного более мелкого двойникового сростка кристаллов. Анализ аналогичных форм кристаллов алмаза из тр. Нюрбинская и других регионов Мира подтверждает онтогеническую модель их образования как последствия захвата включений алмаза препятствующих ускоренному росту закономерных сростков кристаллов по шпинелевому закону в направлении двойниковой границы.

Геохимия. 2023;68(3):271-284
pages 271-284 views

Формирование азотных терм в системах “вода–гранит” и “вода–порфирит”

Павлов С.Х., Чудненко К.В.

Аннотация

С помощью моделирования исследованы процессы эволюционного преобразования растворов в кристаллических породах разного состава в условиях формирования азотных терм. Установлено, что основополагающим фактором в формировании растворов, по составу отвечающих современным азотным термам, является присутствие во вмещающих породах в соответствующих концентрациях анионогенных элементов. Они создают характерную геохимическую обстановку, которая определяет содержание и формы нахождения их в растворах и момент появления и/или исчезновения и интенсивность образования вторичных минералов на каждом шаге изменения величины отношения порода/вода. Как у катионов, так и у анионов, четко выдерживается последовательность их присутствия в растворе в соответствии с их концентрацией в породе до момента, когда появление вторичных минералов преобразует направление изменения концентраций компонентов в растворе. Раскрыты причины низкой и очень низкой минерализации азотных терм, низких концентраций Mg, Ca, K и высоких содержаний Na и Si. Современные азотные термы не могут сформироваться в породах, содержащих анионогенные элементы в количестве, отвечающем их средним значениям. На основе выявленной высокой дискретности распространения этих элементов в пространстве и крайне слабой их изученности сделан вывод, что успешное изучение гидрогеохимических процессов невозможно без учета геологической неоднородности, являющейся ключевой проблемой гидрогеохимии, которая не учитывается при исследовании процессов взаимодействия в системе вода/порода.

Геохимия. 2023;68(3):285-293
pages 285-293 views

Средообразующий эффект пузырьковых газовыделений в Голубой бухте (Черное море): кислородный режим и бактериальные маты

Малахова Т.В., Мурашова А.И., Иванова И.Н., Будников А.А., Малахова Л.В., Краснова Е.А., Рылькова О.А., Пименов Н.В.

Аннотация

Пузырьковая и флюидная разгрузка морского дна может влиять на газовый состав воды, в том числе на содержание растворенного кислорода. В летние сезоны в период с 2019 по 2021 гг. в районе мелководных метановых сипов Гераклейского полуострова были проведены серии вертикального профилирования гидрологических параметров воды (концентрации растворенного кислорода O2, температуры T, солености S, скорости течения U). Район исследований представлял собой подводный выступ с разломами в виде трех каньонов, сложенных плотными известняками, в двух из которых были обнаружены пузырьковые газовыделения. Показана значительная вариабельность O2 в каньонах, где наблюдались газовыделения: от 0.1 мг/л (1%) до 5.8 мг/л (80%) в придонном слое на фоне нормоксии на фоновых площадках. Гипоксия в придонных слоях над местом газовыделений устанавливалась в условиях отсутствия турбулентности и наличия температурной стратификации. Показано снижение S с глубиной, максимальная разница значений достигала 0.4‰. В компонентном составе пузырькового газа преобладал метан (68.5–75.5%), изотопный состав углерода метана пузырькового газа δ13СVPDB за период исследований изменялся от –67.9‰ (2019 г.) до –59.8‰ (2020 г.). Это свидетельствует о преобладании CH4 микробного генезиса, и различных условиях его образования и созревания в разные периоды исследований. В районах газовыделений обнаружены бактериальные пленки, основу которых составляли сероокисляющие бактерии.

Геохимия. 2023;68(3):294-305
pages 294-305 views

Содержание и формы нахождения радионуклидов в воде и донных отложениях моря Лаптевых

Горяченкова Т.А., Травкина А.В., Борисов А.П., Соловьева Г.Ю., Казинская И.Е., Лигаев А.Н., Новиков А.П.

Аннотация

В представленной работе изучались особенности распределения 137Cs и изотопов плутония в современных осадках различных частей моря Лаптевых, отобранных в ходе экспедиционных исследований на НИС “Академик Мстислав Келдыш” в 2017 и 2019 гг. Было установлено, что активность 137Cs в воде и донных отложениях находятся в пределах глобального фона, характерного для морей Арктического региона. Во всех отобранных пробах удельное содержание изотопов 239,240Pu находится ниже уровня минимально детектируемой активности. По результатам изотопного анализа избыточного 210Pb скорость осадконакопления в двух колонках, отобранных в акватории моря Лаптевых, составляет 0.18 и 0.23 см/год. Изучение несколькими методами форм нахождения 239Pu, внесенного в образцы донных отложений в лабораторных условиях, показало, что основная доля 239Pu связана с труднорастворимыми органо-минеральными компонентами. В составе органических легкорастворимых кислот и гумусовых веществ, которые включают в себя фульво- и гуминовые кислоты донных отложений, найдено 30–39% 239Pu.

Геохимия. 2023;68(3):306-314
pages 306-314 views

Оценка минералогического состава и содержания органического вещества пород нефтяных сланцев методом ИК-микроскопии

Таныкова Н.Г., Петрова Ю.Ю., Спасенных М.Ю., Вторушина Э.А., Кульков М.Г., Вторушин М.Н., Куклина В.М., Нехорошев С.В., Козлова Е.В., Костина Ю.В.

Аннотация

В работе на примере образцов контрастных по содержанию органического вещества осадочных пород – нефтяных сланцев баженовской свиты и песчаника тюменской свиты Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции, показана возможность одновременного изучения минералогического и структурно-группового состава, а также полуколичественной оценки содержания минералов и органического вещества пород методом ИК-Фурье-микроскопии, используя полосы, характеризующие валентные колебания связей: Si–O и Al–O–Si глинистых минералов (990–1090 см–1), Si–O–Si кварца (798 см–1), \({\text{CO}}_{3}^{{2 - }}\) карбонатных минералов (1460 см–1), а также валентных колебаний С–Н алифатических (2800–3000 см–1) и С=С ароматических (1600–1650 см–1) фрагментов, характеризующих органическое вещество. Полученные результаты хорошо согласуются с традиционными методами валового анализа пород: программируемого пиролиза, рентгенофазового и рентгенофлуоресцентного анализа. Метод ИК-Фурье-микроскопии предоставляет также возможность распределительного анализа поверхности образца с использованием цветного картирования, демонстрируя неоднородность состава пород нетрадиционных коллекторов на примере баженовской свиты. Кроме того, метод позволяет оценить зрелость органического вещества и остаточный генерационный потенциал породы, исходя из соотношения интенсивностей полос валентных колебаний связей алифатических и ароматических фрагментов.

Геохимия. 2023;68(3):315-324
pages 315-324 views