Литосфера
ISSN (print): 1681-9004, ISSN (online): 2500-302X
Свидетельство о регистрации СМИ: ЭЛ № ФС 77 - 87191 от 27.04.2024
Учредитель
Институт геологии и геохимии им. академика А.Н. Заварицкого УО РАН
Главный редактор
Вотяков Сергей Леонидович, академик РАН, д-р геол.-мин. наук, к-т физ.-мат. наук
Периодичность /доступ
6 выпусков в год / открытый
Входит в
Белый список (3 уровень), перечень ВАК, РИНЦ, Scopus
Текущий выпуск
Том 24, № 6 (2024)
Статьи
Субдукция и рифтогенез ‒ отражение колебательного тектогенеза на границах литосферных сегментов в вероятностно-детерминистских гравитационных моделях
Аннотация
Объекты исследований. Конвергентные границы Евразиатской, Северо-Американской, Тихоокеанской литосферных плит и протоокеанической плиты Южно-Китайского моря на Востоке Азии. Цель исследований. На основании тектонического анализа 3D реологических гравитационных моделей, сопоставляемых с существующими геолого-геофизическими данными, изучить глубинное строение зон сочленения литосферных плит и определить пространственно-временные взаимоотношения субдукционных и рифтогенных структур. Материалы и методы. Использованы наземные и морские гравиметрические наблюдения на территории РФ и мировой каталог гравиметрических данных Land Gravity Data.bgi.omp.obs-mip.fr, model: EGM08_CBA_global_2190_2.5m на территориях Юго-Восточного Китая и Японского моря. Основным методом исследований является гравитационный метод моделирования реологических свойств земной коры и верхней мантии по распределениям плотностной контрастности (дифференциации) геологических сред (авторский метод). Результаты. Выполнен анализ 3D распределений плотностных неоднородностей в тектоносфере Северо-Востока России, Япономорского региона, Сихотэ-Алиня и Юго-Восточного Китая, в результате которого в Восточной Азии выявлены одинаковые следы тектонических процессов на границах литосферных сегментов, отражающие их направленно-колебательный характер. Следы субдукционных процессов обнаружены в форме наклонных жестких тектонических пластин, отражаемых максимумами плотностной контрастности и пододвинутых под континентальную окраину и островные дуги. Однако они не были постоянными и периодически прерывались откатами, или разрывами, субдуцирующих слэбов под воздействием рифтогенных и трансформных сдвиговых процессов. По времени проявления рифты и сопряженные с ними сдвиги смещались по направлению от автохтонных сегментов к аллохтонным: на Северо-Востоке Азии – от Северо-Азиатского кратона к Северо-Американской плите, на востоке Азии – от континента к Тихому океану, а на юго-востоке – от протоокеанической плиты Южно-Китайского моря к плите Янцзы. Выводы. Установленные черты строения и геодинамической эволюции конвергентных зон являются универсальными характеристиками верхних твердых оболочек Земли (кора и нижняя литосфера), перемещающихся над подкоровым вязким слоем и астеносферой под влиянием колебательных напряжений, обусловленных, скорее всего, изменениями параметров вращения Земли. Во всех четырех регионах обнаружена одинаковая последовательность субдукционных и рифтогенных процессов: субдукция, сопровождаемая надвиганием верхнекорового слоя на автохтонные сегменты, неоднократно прерывалась разрывами коровых и литосферных пластин и образованием структур растяжения-сдвига. Субдукция не является главным и определяющим тектоническим процессом в зонах конвергенции литосферных плит, а представляет собой частный элемент колебательного тектогенеза.
Литосфера. 2024;24(6):943-961
943-961
Новые раннефранские стратоны на Среднем Тимане (бассейн р. Цильма)
Аннотация
Объект исследования. Породы и палеонтологические фоссилии (споры высших растений) раннефранского этапа осадконакопления в пределах Цилемской площади (Средний Тиман). Материал и методы. В основе работы лежат литологический и биостратиграфический методы: выделение и описание литологических стратонов, определение состава комплексов спор высших растений, характерных для каждого стратона в раннефранских обнажениях Цилемской площади, и корреляция последнего с зональными схемами девона Восточно-Европейской платформы. Результаты. На Среднем Тимане в пределах Цилемской площади в различных структурно-фациальных зонах описаны новые стратоны – брусничная, рудянская и паладинская свиты, характеризующие раннефранский этап осадконакопления. Выделенные стратоны имеют четкую литологическую и подробную палинологическую характеристики, выполнено описание лимитотипов и составных стратотипов. Выводы. В настоящее время брусничная, рудянская и паладинская свиты – наиболее полная последовательность раннефранского осадконакопления на Европейском Северо-Востоке России, где удалось зафиксировать региональные отклики глобальных событий Frasnes (конодонтовая зона soluta) и Genundewa (конодонтовая зона rugosa). Свиты охарактеризованы комплексами спор, палинозоны скоррелированы с конодонтовыми зонами, это позволило провести корреляцию континентальных и морских отложений раннего франа на территории Европейского Северо-Востока России и установить их точное положение в стратиграфической схеме девона.
Литосфера. 2024;24(6):962-977
962-977
Влияние франско-турнейских рифогенных массивов на галокинез в Соликамской впадине Предуральского прогиба
Аннотация
Объект исследования. Осадочная толща Соликамской депрессии Уфимско-Соликамской мегавпадины Предуральского прогиба. Особенностью геологического строения Соликамской депрессии является наличие в нижней части осадочного чехла карбонатного комплекса с рифогенными массивами, а в верхней части – галогенной толщи мощностью до 500 м со сформированными в кровле соляными поднятиями. Расстояние между рифогенным комплексом и пластичной соляной толщей составляет 1300–1700 м. Цель. Выявление факторов влияния рифогенных массивов на формирование соляных структур. Методы исследований. Сопоставление и анализ структурных карт кровли рифогенно-карбонатного комплекса и кровли соляной толщи, с учетом геодинамических условий, существовавших на границе Восточно-Европейской платформы и активной Уральской системы. Результаты. Установлено, что одним из факторов, контролирующим распределение по площади соляных поднятий кунгурской галогенной толщи, является наличие рифогенных массивов во франско-турнейской толще. Поднятия в кровле соляной толщи располагаются в пространствах между рифогенными массивами. Причина этого заключается в геодинамическом влиянии структур облекания рифогенных массивов, наблюдаемых в подошве соляной толщи. Поднятия в подошве соли в условиях общих сжимающих напряжений, обусловленных близким положением к Уралу, оказывали влияние на формирование поля напряжений в пластичной соляной толще. В результате в соляной толще на участках, расположенных между структурами облекания, формировалась обстановка пониженных механических напряжений, куда при галокинезе выдавливались пластичные соляные массы и в кровле соляной толщи формировались поднятия. Выводы. В Соликамской впадине структуры облекания над франско-турнейскими рифогенными массивами являются передаточным звеном влияния от глубокозалегающей толщи в пластичную галогенную толщу, расположенную в верхней части осадочного чехла.
Литосфера. 2024;24(6):978-985
978-985
Ландшафтно-климатические обстановки формирования средне-, верхнеголоценовых отложений на северо-западе Большеземельской тундры (в долине р. Куи)
Аннотация
Объект исследований. Аллювиальные и озерно-болотные отложения среднего и верхнего голоцена нижнего течения р. Куи – правого притока р. Печоры (Ненецкий автономный округ, Большеземельская тундра). Цель. Изучение образований пойменно-руслового комплекса для их литостратиграфического расчленения и реконструкции ландшафтно-климатических условий седиментации. Материал и методы. Исследовались текстурно-структурные особенности осадков пойменно-руслового комплекса с помощью гранулометрического и минералогического анализов. Морфоструктурные элементы рельефа выявлялись по спутниковым космоснимкам высокого разрешения и цифровой модели рельефа ArcticDEM. Представлены результаты спорово-пыльцевого и диатомового анализов, сопровождаемые радиоуглеродным датированием. Результаты. Выделены литотипы отложений голоцена, слагающие долину в нижнем течении р. Куи, и представлена хронология палеогеографических событий в районе исследований. Построена геолого-геоморфологическая схема пойменно-руслового комплекса долины р. Куи. Реконструирована динамика растительности и климата в среднем и позднем голоцене на основе палиностратиграфического расчленения аллювиальных и озерно-болотных осадков. Получены новые данные, подтверждающие мнение о расположении нижней границы позднесубатлантического периода, соотносимого с малым ледниковым периодом, на уровне 800 л. н. Выводы. Формирование пойменно-руслового комплекса происходило в четыре этапа, а слагающие его отложения отнесены к русловой, озерной, озерно-болотной и пойменной фациям. По морфометрическим признакам в геоморфологическом строении долины реки выделен эрозионно-аккумулятивный рельеф надпойменной террасы, высокой и низкой пойм. Прослежены изменения растительности: от тундровых сообществ в наиболее холодных условиях раннего суббореала, сменившихся лесами среднетаежного типа в суббореальный термический максимум, датированный 3360 ± 70 л. н. (3602 кал. л. н.), до современных лесотундровых и южно-тундровых сообществ. Пойменные отложения формировались в мелководных слабоминерализованных, заболачивающихся водоемах.
Литосфера. 2024;24(6):986-1013
986-1013
Новые данные о четвертичных отложениях Печоро-Вычегодско-Камского водораздела
Аннотация
Объект исследования. Четвертичные отложения в шести скважинах, две из которых находятся в верховье р. Нем, а четыре – в верхних течениях рек Сев. и Юж. Мылва (Усть-Куломский район Республики Коми). Цель работы. Генетическое расчленение четвертичных отложений в районе исследований и установление местоположения питающих провинций на основе литологического изучения осадков – выявления их структурных особенностей и минерального состава. Методы. Отложения изучены гранулометрическим и минералогическим методами, а в образцах из скв. 20841 (N 62.00873, E 55.24246) выделены споры и пыльца, исследованы палинологические спектры. Результаты. На основе структурных характеристик четвертичных отложений в разрезах проведено их генетическое расчленение. В минеральном составе тяжелой фракции осадков обнаружены повышенные содержания ильменита (до 45%) и эпидота (до 38%) – характерных минералов Северо-Восточной терригенно-минералогической провинции, включающей Новую Землю, Пай-Хой и Полярный, и Приполярный Урал. В результате изучения палинологии аллювиальных и озерных отложений в скв. 20841 выделены три спорово-пыльцевых комплекса. Выводы. Разрезы изученных скважин слагают аллювиальные, озерные (лимний) и ледниковые (морены и флювиогляциальные образования) отложения. Минеральный состав тяжелой фракции отложений свидетельствует об участии в их формировании уральских магматических и метаморфических пород, а поступление минералов со стороны Камы, где широко развиты отложения плиоцена, представляется весьма сомнительным. Два палинологических комплекса формировались, вероятно, в среднем неоплейстоцене в родионовское (шкловское) межледниковье, а третий, характеризующий достаточно суровые климатические условия, – в начальную фазу бызовского (ленинградского) мегаинтерстадиала позднего неоплейстоцена.
Литосфера. 2024;24(6):1014-1028
1014-1028
Благороднометалльная минерализация и условия образования Au-Ag эпитермальных жил на Au-Mo-Cu-порфировом месторождении Кызык-Чадр (Восточная Тува)
Аннотация
Объект исследований. Рассмотрены результаты минералого-геохимических, термобарогеохимических и изотопно-геохимических исследований Au-Ag эпитермальных жил Au-Mo-Cu-порфирового месторождения Кызык-Чадр (Восточная Тува). Целью работы является установление минералого-геохимических особенностей и условий образования золотосульфидно-кварцевых жил месторождения Кызык-Чадр для определения его рудно-формационной принадлежности. Методы. Химический состав минералов установлен методом сканирующей электронной микроскопии. Условия образования жил, газовый и солевой состав растворов во флюидных включениях определены методами микротермометрии и рамановской спектроскопии. Изотопный состав кислорода в кварце и серы в сульфидах выявлен методами изотопной геохимии. Результаты. Установлено широкое разнообразие минеральных форм Au и Ag в золотосульфидно-кварцевых жилах благодаря вариациям fO2, fS2, fSe2 и fTe2 в процессе рудоотложения: золото, Hg-золото, Hg-электрум, Hg-кюстелит, вейшанит (Au,Ag)1.2Hg0.8, сильванит AgAuTe2, петцит Ag3AuTe2, гессит Ag2Te, штютцит Ag5Te3, эмпрессит AgTe, фишессерит Ag3AuSe2, Se-ютенбогардтит Ag3AuS2, акантит Ag2S, которые ассоциируют с алтаитом PbTe, колорадоитом HgTe, клаусталитом PbSe, блеклыми рудами ряда теннантит-тетраэдрит и баритом. Анализ флюидных включений (термометрия, рамановская спектроскопия) в кварце и минеральная термометрия (парагенезис петцит–гессит–самородное Au) позволили определить, что рудные жилы отлагались из углекислотно-водного Na-K ± Mg-хлоридного флюида с соленостью 5.7–10.0 мас. % NaСl-экв. при снижении температур от 360 до 230°C и вариациях fO2, fS2, fSe2 и fTe2. Изотопия кислорода в кварце указывает на смешение магматического флюида с метеорной водой (δ18O флюида от +3.5 до +7.1‰). Значения δ34SH2S флюида от +7.1 до +5.2‰ позволяют предполагать, что часть серы была извлечена из вмещающих пород. Выводы. По минералого-геохимическим особенностям и условиям образования золотосульфидно-кварцевые жилы Au-Mo-Cu-порфирового месторождения Кызык-Чадр могут быть отнесены к промежуточному типу эпитермальных Au-Ag жил, которые являются продуктом деятельности единой порфирово-эпитермальной рудно-магматической системы в Кызык-Чадрском рудном поле.
Литосфера. 2024;24(6):1029-1045
1029-1045
Мессбауэровская спектроскопия рудообразующих хромшпинелидов Полярного Урала
Аннотация
Объект исследования. В работе изучена неоднородность химического и фазового состава хромититов и рудообразующих хромовых шпинелей полярноуральских массивов Рай-Из и Войкаро-Сыньинский. Проанализировано ее влияние на значение степени окисления железа (Fe# = Fe3+/(Fe3+ + Fe2+)), определенной расчетным методом, из стехиометрической формулы минерала и при помощи мессбауэровской спектроскопии. Цель исследования – определить степень влияния неоднородности химического состава природных хромшпинелидов на результаты определения Fe3+/(Fe3+ + Fe2+) при помощи мессбауэровской спектроскопии. Методы и материалы. Монофракции рудообразующих хромовых шпинелей были изучены методом мессбауэровской спектроскопии (спектрометр СМ2201). Исследование неоднородности хромовых шпинелей проведено посредством микрозондового анализа (электронно-зондовый микроанализатор Cameca SX-100) в полированных шлифах и шашках, а также рентгенофазового анализа (порошковый дифрактометр SHIMADZU XRD-6000) в пробах, проанализированных на мессбауэровском спектрометре. Результаты. В изученных рудообразующих шпинелидах проявлено три вида неоднородности состава, которые и обусловливают расхождение Fe#мессб–Fe#стех и влияют на его величину: 1) химическая зональность зерен; 2) многофазность, связанная с присутствием двух генераций зерен минерала с различной степенью окисления железа; 3) скрытая многофазность, проявленная в уширении дифракционных пиков. Во всех случаях наблюдается изменчивость степени окисления железа в зернах минерала. Выводы. Изученные рудообразующие шпинелиды основных рудных тел массива Рай-Из и северной части Войкаро-Сыньинского массива имеют нормальную необращенную структуру, а распределение катионов по ее позициям соответствует кристаллохимической формуле. Отклонения в распределении катионов железа, установленные при исследовании минерала методом мессбауэровской спектроскопии, связаны с химической неоднородностью его зерен и присутствием в составе руд нескольких фаз шпинелида различного состава.
Литосфера. 2024;24(6):1046-1059
1046-1059
Минералогия и генезис апокарбонатных серпентинитов Питкярантского рудного района, Северное Приладожье. Часть 1. Офикальцит рудного поля Хопунваара
Аннотация
Объект исследования. Серпентиниты апокарбонатного типа, развитые в контактовом ореоле Салминского интрузива. Цель работы. Минералого-генетическая характеристика кальцит-серпентиновых пород рудного поля Хопунваара. Материалы и методы. Тридцать образцов офикальцита изучены методами сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового анализа, порошковой рентгенографии, ИК- и КР-спектроскопии, а также дифференциально-термического анализа. Результаты. Офикальцит рудного поля Хопунваара представлен двумя типами. Первая разновидность, исследованная на примере образцов из карьера Известковая ломка, состоит из тонковолокнистых агрегатов клинохризотила и лизардита (или только лизардита), находящихся в тесном срастании с кальцитом, с подчиненными количествами флогопита и фторапатита, местами – с жилками магнетита. Серпентин содержит малое количество примесей – до 1.0 мас. % FeO, до 0.7 мас. % Al2О3 и не более 0.1 мас. % MnO. Сопутствующий ему кальцит весьма чист в химическом отношении. Офикальцит второго типа, описанный на рудопроявлении Клара, сложен преимущественно лизардитом, который образует полные псевдоморфозы по кристаллам форстерита и/или минералов группы гумита, заключенным среди карбонатной матрицы. В химическом составе серпентина отмечается 0.4–2.5 мас. % FeO, 0.0–1.6 – Al2O3, 0.1–0.2 – MnO и 0.9–2.1 мас. % F. В карбонатной матрице, наряду с почти беспримесным кальцитом, присутствует доломит, содержащий 1.4 мас. % MnO. Второстепенные минералы представлены флюоритом, флогопитом и сфалеритом. Такую породу секут антигорит-карбонат-флюорит-гематитовые прожилки с касситеритом, температура образования которых оценивается в 300–350°С. Выводы. Формирование офикальцита первого типа происходило путем взаимодействия доломита с богатыми SiO2 кислотными гидротермами температурой, предположительно, 200–300°С. Микроволокнистое строение аподоломитовых серпентиновых агрегатов обусловлено механизмом их кристаллизации в пористой среде, возникающей при выщелачивании карбоната. Офикальцит второго типа образовался в результате серпентинизации околоскарновых форстеритовых кальцифиров на регрессивной стадии скарнообразования при Т < 370°С.
Литосфера. 2024;24(6):1060-1083
1060-1083
Минералы подгруппы шпинели в израндитах Александровского комплекса, Южный Урал
Аннотация
Объект исследований. Шпинелиды израндитов александровского полиметаморфического комплекса на Южном Урале. Цель исследований. Изучение состава минералов группы шпинели и ильменита, соответствующих разным стадиям кристаллизации израндитов, реконструкция состава первичных шпинелидов и их сопоставление с минералами из комплексов Урало-Аляскинского типа – производных анкарамитовых магм. Методы. Исследования выполнены на сканирующем электронном микроскопе Tescan Mira в ЦКП “Геоаналитик” (г. Екатеринбург). Изображения получены в режиме обратнорассеянных электронов. Составы минералов определялись в точках и с помощью площадного сканирования в структурах распада твердого раствора. Результаты. Впервые в израндитах установлены шпинелиды, содержащие более 25 мас. % Cr2O3, отвечающие наиболее ранним стадиям кристаллизации пород. Выявлена стадийность формирования оксидных минералов и их устойчивые минеральные ассоциации с породообразующими силикатами. Показано, что в ходе остывания шпинелиды испытывают сложные многостадийные распады с образованием фаз, обогащенных алюминием и трехвалентным железом в равновесии с ильменитом. Составы продуктов распада локализуются вдоль поверхности хромшпинелевого сольвуса. Ранние гиперсольвусные хромшпинелиды образуют включения в оливине и клинопироксене. Они характеризуются содержаниями TiO2 до 3–4 мас. % и Cr2O3 15–20 мас. %. Поздние шпинелиды образуют включения в керсутите или располагаются в межзерновом пространстве. Их составы бедны Cr2O3 (< 7%), но богаты TiO2 (10–25 мас. %), отвечая титаномагнетиту и ульвошпинели. Выводы. Особенности состава шпинелидов и пород подтверждают сходство израндитов с анкарамитами и тылаитами комплексов Урало-Аляскинского типа. Высокие содержания титана в израндитах, по сравнению с близкими по составу породами Платиноносного пояса Урала отражают геохимическую специфику первичного расплава израндитов, формирование которого связано с плавлением в мезопротерозое метасоматически измененной мантии под влиянием плюма.
Литосфера. 2024;24(6):1084-1102
1084-1102