Том 64, № 4 (2019)

Статьи

Наночастицы и нанофлюиды при взаимодействиях «вода–порода»

Алексеев В.А.

Аннотация

Сделан краткий обзор опубликованных работ в наногеохимии – новой области геохимии, в которой исследуются частицы и флюиды малого размера (<100 нм). Они по своим свойствам отличаются от крупных аналогов вследствие большого вклада поверхностной энергии. Рассмотрены условия, формы и механизмы их образования и эволюции. Приведены примеры зависимостей свойств наночастиц и нанофлюидов (растворимости и стабильности, температуры плавления, внутреннего давления, заряда поверхности и сорбции, скоростей испарения, химических реакций и транспорта) от их размера. Отмечено разное влияние выпуклой и вогнутой поверхности на свойства. Широкое распространение наночастиц и нанофлюидов в природных условиях обеспечивает их влияние на различные геохимические процессы. Наночастицы сорбируют тяжелые металлы и являются основной формой их переноса в природных водах. Нанофлюиды (нанопоры) контролируют процессы диагенеза, метасоматического замещения и выветривания, миграцию газа в сланцах. Даже при небольшом содержании наночастиц они способны кардинально изменить поведение макросистем. Суммированы основные направления развития наногеохимии.

Геохимия. 2019;64(4):343-355
pages 343-355 views

Петрогенезис синплутонических высокомагнезиальных порфировых даекиз мафит-гранитоидных плутонов восточно-европейского кратона, воронежский кристаллический массив

Терентьев Р.А.

Аннотация

Приведены данные по дайкам высокомагнезиальных порфиритов (ДП) из (~2.09 млн лет) мафит-гранитоидных плутонов еланского комплекса (ЕК). Маломощные (первые сантиметры) синплутонические дайки характеризуются резкими ровными контактами без видимых закалочных зон, в отличие от более мощных (до 119 м шириной) даек с постепенными переходами. Дайки свежего облика, порфировые (бронзит, алюмоэнстатит, лабрадор), с тонкозернистой преимущественно кварц-полевошпатовой (+биотит, сульфиды, акцессории, ±гиперстен) основной массой. По химическому составу ДП являются средними породами (SiO2 = 58.9–60.3 мас.%), относятся к известково-щелочной серии с высокой магнезиальностью валовых проб (Mg# ~0.7) и фельзической (68.9–70.2 мас.%) основной массы (Mg# ~0.5). Для порфиритов характерно дифференцированное распределение редкоземельных элементов без контрастных аномалий Eu. Варьирующие по размерам фенокристаллы бронзита характеризуются блоковой зональностью и содержат нерегулярные включения оливина (Mg# ~0.85), клинопироксена (Mg# ~0.88), флогопита (Mg# до 0.94), лабрадора, хромита, графита и сульфидов. Фенокристаллы алюмоэнстатита почти стерильны в отношении примесных элементов и минеральных включений. Геохимические особенности, а также присутствие диффузионных зон, реакционных кайм и резорбированных граней фенокристаллов как ортопироксена, так и плагиоклаза указывают на процессы перекристаллизации и/или частичного растворения кристаллов, неравновесных с расплавом, и свидетельствуют об интрателлурической природе фенокристаллов даек, ядра которых унаследованы от дериватов/кумулатов ЕК. Результаты минеральной термометрии демонстрируют: (1) стартовые температуры родительской магмы 1200–1400 °С и (2) температуры кристаллизации 1080–1155 °С ЕК, а также (3) температуры 910–1070 °С внедрения ДП. Петрологическая модель предполагает генерацию высокотемпературных магм ЕК, схожих с бонинитами из верхней метасоматизированной мантии. Расплав контаминирован породами континентальной коры. Подразумевается существование в коре промежуточного эволюционировавшего магматического очага. Расплав ДП, как результат завершения эволюции промежуточного очага, внедрялся в еще неостывшие плутоны ЕК.

Геохимия. 2019;64(4):356-371
pages 356-371 views

Изотопные факторы железа и серы для пирита по данным экспериментальных гамма-резонансных исследований и теплоёмкости

Поляков В.Б., Осадчий Е.Г., Воронин М.В., Осадчий В.О., Сипавина Л.В., Чареев Д.А., Тюрин А.В., Гуревич В.М., Гавричев К.С.

Аннотация

Мессбауэровские спектры пирита (FeS2) измерены в температурном интервале 90–295 K. Изомерный сдвиг описан в рамках модели Дебая с температурой Мессбауэра θM=551.4 K. По этим результатам рассчитаны кинетическая энергия тепловых колебаний подрешетки железа и β-фактор железа для пирита:103lnβ57Fe/54Fe=(1.2665±0.0391)x-(0.4584±0.0283)×10-2x2+(0.2581±0.0239)×10-4x3; x=106/T 2 (K-2). Найденный β-фактор железа для пирита хорошо согласуется как с оценками на основе экспериментов по неупругому γ-резонансному рассеянию на ядрах 57Fe и расчетами из первых принципов, так и с экспериментами по изотопному обмену между пиритом и растворенными в воде ионами Fe2+.

Теплоемкость пирита измерена в интервале температур 79–300 K и описана с помощью разложения Тирринга. На этой основе рассчитана кинетическая энергия колебаний решетки пирита и путем вычитания кинетической энергии подрешетки железа найдена кинетическая энергия тепловых колебаний подрешетки серы. На этой основе получена температурная зависимость 34S/32S β-фактора для пирита: 103lnβ34Fe/32Fe=(1.7532±0.0623) x-(1.0470±0.0752)×10-2 x2+(1.0424±0.1126) ×10-4 x3; x=106/T 2 (K-2).Найденное значение 34S/32S β-фактора для пирита хорошо согласуется с данными расчетов «из первых принципов» и экспериментальными коэффициентами изотопного фракционирования серы в системе пирит-сфалерит-галенит.

Геохимия. 2019;64(4):372-386
pages 372-386 views

Растворимость золота в восстановленном углеродсодержащем флюиде

Симакин А.Г., Салова Т.П., Габитов Р.И., Когарко Л.Н., Тютюнник О.A.

Аннотация

Получены первые экспериментальные данные по растворимости золота во флюиде состава СО-СО2 и С-О-S с малым содержанием воды в восстановительных условиях при давлении 200 МПа и температуре 950°С. Растворимость в С-О-S флюиде составляет около 27 ppm. Оценка растворимости золота в СО-СО2флюиде, содержащем порядка 10–15 мол.% СО, менее точная: она не менее 2–3 ppm, но, возможно, достигает 200300 ppm. Установленная в данной работе для золота и найденная ранее для платины высокая растворимость в восстановленном углекислом флюиде может объяснить образование рудопроявлений этих благородных металлов в Гулинской интрузии (Полярная Сибирь), в результате их флюидной экстракции и переотложения при температуре несколько ниже солидусной. Восстановление существенно окисленного углекислого флюида, установленное по минералогическим сенсорам, вероятно, было связано с субсолидусным окислением оливина.

Геохимия. 2019;64(4):387-394
pages 387-394 views

Среднее содержание летучих компонентов, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах главных геодинамических обстановок земли. II. Расплавы кислого состава

Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Гирнис А.В., Ярмолюк В.В.

Аннотация

В продолжение предыдущей работы на основе созданной нами базы данных, включающей на середину 2017 г. более 1 500 000 определений по 75 элементам в расплавных включениях и в закалочных стеклах пород, оценены средние содержания летучих, петрогенных и редких элементов в магматических расплавах кислого состава (SiO2 >66 мас.%) главных геодинамических обстановок Земли. Среди последних выделены следующие: III и IV – обстановки, связанные с субдукционными процессами (III – зоны островодужного магматизма, заложенные на океанической коре, IV – зоны магматизма активных континентальных окраин, вовлекающие в процессы магмообразования континентальную кору), V – внутриконтинентальные рифты и области континентальных горячих точек. Для каждой геодинамической обстановки средние содержания элементов и доверительные интервалы впервые рассчитаны в 3 вариантах: для расплавных включений в минералах, для закалочных стекол пород и совместно по всем данным. Установлены систематические различия средних составов расплавных включений и стекол пород для этих геодинамических обстановок. Построены спайдер-диаграммы, отражающие отношения среднего содержания элементов в магматических расплавах для всех обстановок к содержанию этих элементов в примитивной мантии. Проведено сравнение отношений ряда элементов и летучих соединений (H2O/Ce, K2O/Cl, La/Yb, Nb/U, Ba/Rb, Ce/Pb и др.) в кислых и основных расплавах. Обсуждены вариации отношений одного из наиболее некогерентных элементов Th к другим элементам в кислых и основных расплавах.

Геохимия. 2019;64(4):395-408
pages 395-408 views

Геохимия карбонатных пород в раннедокембрийских и фанерозойских метаморфических комплексах восточной Сибири, северо-запада России, Памира

Левицкий В.И., Резницкий Л.З., Левицкий И.В.

Аннотация

Проведено геохимическое изучение карбонатных пород раннедокембрийских и фанерозойских метаморфических комплексов и выявлены их различия. Докембрийские мраморы и кальцифиры изучены в Онотском зеленокаменном поясе, китойском и шарыжалгайском гранулитовых комплексах Присаянского и енисейской серии Ангаро-Канского выступов Сибирского кратона; беломорском и лапландском комплексах, Северо-Печенгской структуре, сортавальской свите Фенноскандинавского щита; ваханском комплексе Бадахшанского массива. Фанерозойские – в ольхонском, слюдянском, святоносском комплексах Прибайкалья, боксонской серии и иркутной свите Восточного Саяна, дербинском комплексе и алхадырской свите Присаянья, юдинской свите и Панимбинско-Рыбинском поясе Енисейского кряжа, музкольском комплексе Восточного Памира. Докембрийские карбонатные породы по сравнению с фанерозойскими обогащены Fe, Mn и обеднены Sr, Ba при близко низком уровне содержаний РЗЭ. В архее обогащение Fe, Mn протолитов мраморов и кальцифиров обусловлено доминированием основных и ультраосновных пород в питающих провинциях. В палеопротерозое по сравнению с фанерозоем доля Fe, Mn в карбонатных породах уменьшилась, а Al, K, Ba, Sr возросла за счет участия в формировании их протолитов гранитно-метаморфического слоя Земли. Распределение петрогенных и редких элементов в мраморах и кальцифирах определяется формами их нахождения: 1) в изоморфных рядах Ca–Mg карбонатов c примесью Fe, Mn, Ba, Sr, РЗЭ; 2) присутствием в мраморах минералов Na, K, Ba, Sr; 3) наличием тонких (в мраморах) и крупных (кальцифирах) фракций минералов с железом, Mn Al, Ti, Zr, Cr, V, Ni, S. По выполненным палеореконструкциям поведения РЗЭ в карбонатных породах в архее – раннем палеопротерозое доминировали интракратонные мелкие моря. Открытые океаны появились на рубеже 2–1,9 млрд лет, но широкое развитие карбонатные породы получили в мезо-неопротерозое и фанерозое. Выявленные особенности являются основой проведения возрастных палеореконструкций протолитов по петрогеохимическим характеристикам карбонатных пород докембрийских и фанерозойских метаморфических комплексов.

Геохимия. 2019;64(4):409-426
pages 409-426 views

Метан и сульфидная сера в донных отложениях озера Байкал

Гарькуша Д.Н., Фёдоров Ю.А., Андреев Ю.А., Тамбиева Н.С., Михайленко О.А.

Аннотация

Проанализированы результаты изучения распределения концентраций метана и сульфидной серы в верхнем горизонте донных отложений различных районов озера Байкал, полученные при проведении экспедиционных исследований 2014 и 2015 гг. В период исследований концентрация метана и сульфидной серы в отложениях озера варьировала в пределах от <0.01 до 3.69 мкг/г сухого осадка (в среднем 0.34 мкг/г) и от 0.002 до 0.830 мг/г сухого осадка (в среднем 0.042 мг/г) соответственно. Максимальные концентрации метана были характерны для северного района, куда впадают воды рек Верхняя Ангара, Кичера, и отдельных станций профиля, проложенного вдоль устьевой зоны реки Селенги, а также станций, расположенных в зоне подводного выпуска сточных вод г. Байкальска и Байкальского целлюлозно-бумажного комбината, закрытого в 2013 г. Сопоставление распределения концентраций метана и сульфидной серы свидетельствует об активных процессах сульфатредукции на тех же станциях, где фиксируются и наиболее высокие концентрации метана, что указывает на сопряженные процессы их генерации. Существование повышенных или пониженных концентраций метана и сульфидной серы в изученных верхних горизонтах отложений озера Байкал обусловлено наряду с различиями в мощности антропогенного влияния изменчивостью условий осадконакопления, определяющих гранулометрический состав и содержание органического вещества, и, как следствие, интенсивность метаногенеза и сульфатредукции.

Геохимия. 2019;64(4):427-439
pages 427-439 views

Радиоэкологическая обстановка в районе монацитовой россыпи в Южной Якутии

Собакин П.И., Герасимов Я.Р., Перк А.А.

Аннотация

Приведены результаты радиоэкологического обследования территории добычи монацита из россыпи Васильевка в южной части Якутии. Выявлены процессы разработки месторождения, сопровождающиеся локальным радиоактивным загрязнением местности, что обуславливает высокие значения мощности экспозиционной дозы гамма-излучения на дневной поверхности и повышенную концентрацию тория в почвогрунтах, почвах и растениях. Обнаружены участки естественной концентрации тория в аллювиальных отложениях, создающие аномально высокие значения мощности дозы гамма-излучения на поверхности и превышающие в 9–23 раза нормальный природный радиационный фон. Оценены масштабы ветрового рассеяния тория из источника загрязнения по его вертикальному распределению в почвенном профиле подбуров.

Геохимия. 2019;64(4):440-448
pages 440-448 views

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах