ОБЩЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ И ГЕОДИНАМИКА

Геологическим институтом ОИГГ на территории сопредельных районов Забайкалья, Монголии и Китая выделен и детально охарактеризован трансрегиональный (протяженностью свыше 2 тыс. км) Верхнеамурский вулканоплутонический пояс андийского типа, сформировавшийся в позднем мезозое на активной окраине Сибирского континента (рис. 5.1) с образованием многочисленных рифтогенных впадин и характерных металлогенических поясов.

В Институте земной коры в южном обрамлении Сибирского кратона выявлены и изучены рои базитовых даек позднедокембрийского возраста, фиксирующие основные этапы эволюции суперконтинента Родиния. Внедрение ранних даек преимущественно субщелочного состава, широко распространенных в Прибайкалье и Присаянье, связано с распадом Родинии и началом раскрытия Палеоазиатского океана. Массовое внедрение даек толеитового состава в венде было обусловлено глобальной тектонической перестройкой на границе континент–океан, соответствующей переходу от пассивного к активному типу взаимодействия океанической и континентальной плит. Палеомагнитные исследования поздних даек подтверждают субэкваториальное положение Ангарского блока и ставят ряд дискуссионных вопросов.

Институтом геологических наук на основе современных моделей тектоники литосферных плит проведен синтез данных по тектонике, магматизму, рудным и горючим полезным ископаемым территории Республики Саха (Якутия), что позволило оценить с единых методологических позиций геодинамику формирования тектонических структур, магматических пород и металлогенических поясов, зон и месторождений полезных ископаемых (пример на рис. 5.2). Проведена систематизация современных данных о тектонических структурах востока Северо-Азиатского кратона и Верхояно-Колымской орогенной области, а также данных о 200 месторождениях Якутии.

В Институте минералогии и петрографии и Институте геологии ОИГГМ методом последовательных приближений определены закономерности изменения температуры и скорости, трения и теплообмена мантийного вещества на горизонтальных границах астеносферы и расстояние, на которое распространяется конвективное течение в астеносфере вследствие охлаждения в зоне субдукции. В астеносферном слое возникает плоское ячеистое течение протяженностью много большей, чем толщина астеносферы. Вблизи нагревающейся нижней поверхности из-за неустойчивой стратификации возникает валиковый слой, оси валиков направлены вдоль основного течения (рис. 5.3). Суммарная сила трения, действующая на континентальную литосферу, направлена к зоне субдукции и пропорциональна массовой силе, возникающей при наличии горизонтального градиента температуры в астеносферном слое. Получен критерий F/(r b gD Tl²) = (3,3÷ 5)·10^–2, который определяет соотношение между суммарной силой трения F, перепадом температуры D T и толщиной астеносферы l (r – плотность астеносферы, b – коэффициент теплового расширения, g – ускорение силы тяжести).

ОСАДОЧНЫЕ БАССЕЙНЫ, СТРАТИГРАФИЯ, ПАЛЕОНТОЛОГИЯ

Институтом геологии нефти и газа ОИГГМ, совместно с КНИИГГиМСом, СНИИГГиМСом и Китайской национальной нефтяной корпорацией проведен геодинамический анализ истории развития Северо-Азиатского кратона, где в пределах ряда внутрикратонных и перикратонных областей прогибания на отдельных этапах геологической истории выделены самостоятельные очаги нефтегазообразования (рис. 5.4). Наиболее крупные из них связаны с рифеем, ранним–средним кембрием, поздним карбоном–пермью и юрой. Детальное изучение рассеянного органического вещества и нефтей позволило выявить главные линии эволюции нафтидогенеза в верхнем протерозое и фанерозое. Выявлены биомаркерные признаки, позволившие выделить два Царства и несколько семейств нафтидов. Нефти первого Царства образовались из аквагенного (морского) органического вещества, нефти второго Царства имеют источником высшую наземную растительность.

В Институте геологии нефти и газа ОИГГМ разработаны принципиальные модели формирования рифейских отложений с преобладанием биогенно-биохемогенной седиментации и показана зависимость дифференциации строматолитовых комплексов от геодинамического типа бассейна (рис. 5.5). Барьерные рифы характерны для края карбонатных платформ пассивных окраин и приконтинентальных склонов задуговых бассейнов. Для интракратонных обширных бассейнов типичны простые постройки и локальные рифоподобные конструкции. Внутришельфовые рифоподобные банки формировались в форландовых и задуговых бассейнах в периоды их перестройки и оживления тектонических движений. Эти результаты важны для выяснения эволюции рифообразования и при оценке перспектив нефтегазоносности докембрийских бассейнов.

Институтом геологических наук впервые на основе онтофилогенетических исследований реконструирована история развития гониатитов (головоногих моллюсков) Северо-Востока Азии в кунгурско-уфимское время. Установлен вид, являющийся индексом границы ранней и поздней перми в регионе, разработана биохронологическая схема (рис. 5.6), где показаны возрастные интервалы существования и филогенетические связи всех известных в регионе родов и видов гониатитов, а также их морфологические особенности.

ПЕТРОЛОГИЯ, ГЕОХИМИЯ, МИНЕРАЛЬНЫЕ РЕСУРСЫ

В Институте минералогии и петрографии ОИГГМ проведено экспериментальное моделирование процессов алмазообразования в карбонат-углеродных и карбонат-силикат-углеродных системах при давлениях Р = 5,7÷ 7 ГПа в интервале температур Т = 1150–1700 ° С. Зарождение и рост алмаза реализуется лишь при добавлении в силикатные системы карбонатов или С–О–Н флюида при температурах 1150–1420 ° С и давлении 5,7 ГПа, соответствующих Р–Т-параметрам природного алмазообразования (рис. 5.7). Установлено, что принципиально важной особенностью этих систем является значительный индукционный период, предшествующий нуклеации и росту алмаза. Определен диапазон скоростей роста алмаза, позволяющий сделать первые оценки длительности природных алмазообразующих процессов. Полученные данные являются реальной основой для разработки карбонатной модели алмазообразования в глубинных магматических и метаморфических процессах.

В этом же Институте предложен новый способ прецизионной оценки глубинности образования алмазов с использованием коэсит-алмазного барометра. С помощью спектроскопии комбинационного рассеяния установлен максимальный сдвиг основного пика рамановского спектра включения коэсита в алмазе, свидетельствующий о "законсервированном" давлении данного включения в 36 кбар (рис. 5.8). Такое высокое давление впервые установлено для включений в алмазе. Этот результат подтвержден микрорентгеноструктурными исследованиями. С учетом уникальной комбинации физических свойств коэсита и алмаза новый геобарометр "коэсит в алмазе" практически не зависит от температуры. Для изученного алмаза из Венесуэлы оценка давления кристаллизации, рассчитанная по уравнениям состояния алмаза и коэсита, составила 55±5 кбар.

В Институте земной коры на основании имевшихся банков данных газовых хроматографических анализов основных типов горных пород и их геохимической типизации, а также экспериментальных данных и результатов физико-химического моделирования впервые выделены флюидно-геохимические фации континентальной литосферы, отвечающие разным уровням глубинности и зрелости литосферы, сопоставимые с ее возрастом (рис. 5.9). Малоглубинные, преимущественно окисленные фации водородной (Н) системы характерны для литосферы низкой степени зрелости, существенно восстановленные флюиды водородно-углеродной (Н–С) системы средних глубин отвечают средним уровням зрелости, а высокоглубинные (> 100 км) восстановленные углеродно-водородные (С–Н) флюидные системы характерны для наиболее зрелой литосферы.

В Институте геологии ОИГГМ завершена обработка уникальной коллекции (более 3000 образцов) коренных пород, собранной во время совместных рейсов с ГИН РАН и Одесским университетом в район трансформного разлома Зеленого Мыса (15° 20' ю.ш.), позволившая охарактеризовать физико-химические условия магматических, гидротермальных и метаморфических процессов в Срединно-Атлантическом хребте. Выделены главные магматические системы, действующие практически одновременно в зоне трансформного разлома 15° 20' ю.ш. (рис. 5.10). Первая связана с конвективными течениями в астеносфере, генерирующими расплавы типа нормальных базальтов (NMORB) срединно-океанических хребтов (СОХ), вторая –со сдвиговыми движениями вдоль трансформного разлома, сочетающимися с продольными валиковыми течениями в астеносфере и с базальтовым магматизмом типа Fe–Ti базальтов СОХ, третья – с мантийным плюмом, продуцирующим расплавы типа обогащенных базальтов (EMORB) СОХ (геохимическая аномалия 14°).

Тувинским институтом комплексного освоения природных ресурсов совместно с Институтом геологии ОИГГМ и Институтом геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН получены новые данные о хронологии плейстоцен-голоценовых вулканических событий Тувинского ареала Южно-Байкальской горячей точки мантии. Выделено семь этапов проявления интенсивного новейшего вулканизма, проявленного почти исключительно в форме лавовых излияний (рис. 5.11). Формирование мощных толщ, сложенных многими десятками лавовых потоков и достигающих объема более 100 км³, длилось до ста тыс. лет и более.

В Институте геохимии ОИГГ открыт принципиально новый источник промышленных особо чистых кварцевых материалов – вторичные суперкварциты и первое крупное месторождение такого сырья – Бурал-Сарьдагское в Восточном Саяне. Суперкварциты формируются по крупным телам кремнистых пород в докембрийских кремнисто-карбонатных толщах в результате рекристаллизации кремнистого субстрата в зонах локального термального метаморфизма, вызванного внедрением тел гранитоидов. Кварцевый концентрат, полученный из саянских суперкварцитов, по химической чистоте превосходит аналоги из лучших месторождений Урала и сопоставим с концентратом месторождений Мадагаскара (рис. 5.12). По прогнозным ресурсам Бурал-Сарьдагское месторождение может на многие десятки лет стать основным источником сверхчистых кварцевых материалов в России.

Геологическим институтом ОИГГ на основе геохимических и термобарометрических исследований Ермаковской гранитной интрузии создана обобщенная модель фракционной кристаллизации и дистилляции мезоабиссального плутона, пригодная для полуколичественной оценки рудопродуктивности интрузий. Установлено, что по мере кристаллизации расплав обогащался F, Zr, Nb, отделение магматического рассола началось при 80%-й раскристаллизации исходной магмы. Рассчитана динамика перехода Ве в отделяющийся флюид (рис. 5.13), показано, что источником рудного вещества Ермаковского F–Be месторождения мог служить очаг остаточного расплава объемом около 3 км³, сформировавшийся в недрах более крупного (≥15 км³) мезоабиссального плутона на поздних стадиях его кристаллизации.

Конструкторско-технологическим институтом монокристаллов ОИГГМ впервые для создания компактных лазерных спектрометров высокого разрешения предложено использовать тройные халькогениды и выращены их монокристаллы (LiInS₂:Nd и AgGaS₂:Yb). Это полифункциональные кристаллы, сочетающие свойства активной среды и нелинейно-оптического преобразователя частоты излучения. На основе данных рентгеноструктурного анализа (рис. 5.14) и численного моделирования структуры исследованы механизмы вхождения ионов редкоземельных элементов в структуру матрицы с симметрией 42m и mm2. Установлены закономерности, определяющие распределение активатора в объеме кристалла в зависимости от условий роста и постростовой обработки.

Институтом оптического мониторинга впервые выращены кристаллы смешанного типа и впервые реализовано в этом классе нелинейно-оптических кристаллов преобразование частоты, а именно, генерация второй гармоники СО₂-лазера в кристаллах AgGa_0,6In_0,4Se₂, представляющих смесь исходных кристаллов AgGaSe₂ и AgInSe₂.

В оглавление

Далее