Доклады Российской академии наук. Науки о Земле

Забайкальская параметрическая скважина на опорном геолого-геофизическом профиле в Центрально-Азиатском складчатом поясе, к югу от Монголо-Охотской шовной зоны, вскрыла структуру Борщовочного комплекса метаморфического ядра. В разрезе скважины глубиной 2600 м комплексом геофизических, геологических и лабораторно-аналитических исследований выявлено три основных структурных элемента комплексов метаморфических ядер: верхняя пластина, зона срыва (детачмент) и нижняя пластина. Верхняя пластина (складчатый комплекс) представлена серпентинитовым меланжем, который отделен от нижележащих пород нижней пластины зоной хлоритовых брекчий (зоной срыва). Нижняя пластина (кристаллический комплекс) включает в себя породы гранит-кристаллосланцевого и гранит-плагиогнейсового подкомплексов. Гранит-кристаллосланцевый подкомплекс сложен кристаллическими сланцами основного и среднего состава с амфиболитами и кварцитами, в разрезе широко распространены биотитовые граниты, формирующие послойные жилы, имеющие признаки синкинематических образований. Возраст биотитовых гранитов, по предварительной оценке, составляет около 130 млн лет. В кристаллосланцах отмечается развитие милонитов, переслаивающихся с жилами биотитовых гранитов. В соответствии с данными геофизических исследований в стволе скважины и петрофизической характеристикой вскрытых пород, зона милонитов является источником серии наклонных отражателей на сейсмическом разрезе МОВ-ОГТ, которые прослеживаются до глубины не менее 10 км. Гранит-плагиогнейсовый подкомплекс представлен плагиогнейсами, лейкогранитами и гнейсовидными гранитами. В Забайкальской параметрической скважине получен детальный разрез комплекса метаморфического ядра, полностью охарактеризованный каменным материалом, который должен рассматриваться как опорный для изучения строения этих структур. Исследование этого разреза позволит в дальнейшем ответить на многие вопросы о формировании и эволюции Центрально-Азиатского складчатого пояса.

Впервые приведены палеонтологические доказательства присутствия вордских двустворчатых моллюсков в среднепермских отложениях Омолонского массива, первоначально описанных Н. Ньюэллом из разрезов формации Ворд Стеклянных гор (Западный Техас). В бивальвиевой зоне Kolymia multiformis бочарского регионального горизонта обнаружены пектиниды рода Heteropecten – H. gyrtyi (Newell) и H. gryphus (Newell), которые позволяют уверенно коррелировать эту зону с вордским ярусом Международной стратиграфической шкалы перми и свидетельствуют о связях Колымо-Омолонских бассейнов с северо-американскими.

Проведена работа по оценке редкоземельного потенциала главных рудных минералов Ловозерского и Хибинского месторождений. С гигантской Ловозерской интрузией (Восточная Фенноскандия, Кольский полуостров) связаны месторождения лопарита и эвдиалита. В Хибинском комплексе находится ряд месторождений апатит-нефелиновых руд. Все эти руды занимают ведущее место в структуре сырьевой базы России. Наиболее высокие содержания суммы редкоземельных металлов (РЗМ) характерны для лопаритовых руд (содержание ΣREE в лопаритах около 28 мас. %), причем легкие редкие земли резко преобладают над тяжелыми (отношение Ce/Yb около 78 000). Сумма РЗМ в эвдиалитах составляет около 2 мас. %. Замечательной особенностью эвдиалитовых руд является высокая концентрации группы тяжелых РЗМ (отношение Ce/Yb составляет около 14). Апатиты Хибинских месторождений занимают промежуточное положение: отношение Ce/Yb составляет 680, а средняя концентрация суммы РЗМ – 0.9 мас. %. Рассмотрены условия формирования апатитовых, лопаритовых и эвдиалитовых руд.

Изучен состав базальтов, полученных со склонов одиночной подводной горы, являющейся гайотом и расположенной южнее восточного окончания разлома Чарли Гиббс в Северной Атлантике. Выделены группы высоко- и низкотитанистых разностей, относящихся соответственно к океаническим толеитам E-MORB и T-MORB. Базальты первой группы отличаются более высокими концентрациями TiO₂, Na₂O, K₂O, P₂O₅, Fe₂O₃ и некогерентных элементов-примесей. Базальты обеих групп имеют близкий характер распределения нормированных литофильных элементов, что свидетельствует о том, что они выплавлялись из мантийного субстрата близкого состава. Наблюдающееся различие в их составе, возможно, обусловлено тем, что высокотитанистые вулканиты выплавлялись в более глубинном горизонте на промежуточном уровне между шпинелевой и гранатовой фациями глубинности. Проведенные исследования дают основание полагать, что изученная гора также формировалась как крупное неовулканическое поднятие 64–67 млн лет назад под влиянием микроплюма, являвшегося ответвлением плюма глубинной мантии Милна.

Для крупного Светлинского золоторудного месторождения (Южный Урал) приводятся признаки частичного плавления минералов и возможного участия полиметаллических расплавов в концентрировании и перераспределении золота и других металлов. Обнаружение в рудах минералов висмута и сурьмы, среди которых есть новые для месторождения минералы золота (пампалоит, монтбрейит и ауростибит), специфические минеральные срастания (полиминеральные Sb–Bi–Pb–Te–Ag–Au каплевидные включения), обогащение ранних сульфидов халькофильными элементами с низкой температурой плавления (LMCE), высокие температуры образования рудных ассоциаций (до 400°С), а также проявленный на месторождении метаморфизм амфиболитовой фации указывают на возможность образования таких расплавов. Полиметаллические расплавы на месторождении могли образоваться и при частичном плавлении ранних сульфидов, и непосредственно из гидротермальных флюидов. К признакам плавления так же отнесены симплектиты калаверита и самородного золота в краевых частях крупного зерна монтбрейита.

Представлены новые данные о местонахождении в оз. Байкал проявлений грязевого вулканизма, сопровождаемого выбросами газа. Разрывные деформации дна со следами излившихся разжиженных осадков обнаружены в заливе Малая Коса и Горячинской губе в Северобайкальской впадине на глубинах 105–163.6 м. Породы, обнажающиеся в протяженных уступах и грязевых кратерах, представлены преимущественно высокопористыми глинами. Местами встречаются выступы валунно-галечных отложений. Области распространения грязевого вулканизма приурочены к зоне динамического влияния Северобайкальского разлома, свидетельствуя о его активности в настоящее время. На недавнее извержение газонасыщенного флюида и грязи указывает нарушенность не только глин, но и покрывающих их мягких осадков. На глубинах 157–162 м в Горячинской губе в них обнаружены конусообразные постройки размером ∼5 × 5 см с кратером в вершинной части. Подобные грифоны были выявлены в бухте Солонцовой вдоль прямолинейных разрывов напротив одноименной палеосейсмодислокации. Необходимо продолжить изучение выявленных мелководных проявлений грязевого вулканизма и разрывных деформаций дна путем постановки комплексных геолого-геофизических исследований.

Представлены результаты анализа механизмов очагов и общего распределения эпицентров землетрясений в Лаптевоморском регионе. Для четырех групп скопления событий с известными механизмами очагов рассчитаны направления осей главных напряжений методом формальной инверсии напряжений. Выполнено сравнение распределений эпицентров землетрясений и мощности коры. Выявлено, что по сейсмологическим данным продолжение оси растяжения хребта Гаккеля на шельфе моря Лаптевых в настоящее время находится в окрестности группы срывов растяжения, вытянутой вдоль восточной границы цепи рифтов Анисин, Заря и Бельковско-Святоносский. Более древняя ось растяжения, расположенная вдоль группы срывов, маркирующих восточную границу системы Усть-Ленского и Омолойского рифтов, и продолжающая ось хребта Гаккеля, в настоящее время гораздо менее активна, реализуя остаточные напряжения вблизи ее пересечения с Хатанга-Ломоносовской зоной разломов в северо-западной части шельфа и с Лено-Таймырской зоной пограничных поднятий – в юго-западной. Вблизи дельты р. Лена оси растяжения ориентированы вдоль Оленекской и Быковской проток и границы Сибирской платформы, формируя условия растяжения в восточной части и сдвиговый режим в западной части окрестности дельты р. Лена.

В кимберлитах трубки Обнаженная Куойкского кимберлитового поля (северо-восток Сибирской платформы, Оленекское поднятие) впервые обнаружен фрагмент ростра представителя тоар-раннеааленских (конец ранней–начало средней юры) белемнитов – Arcobelus cf. krimholzi (Sachs, 1970). Показано, что ранее известные отсюда находки белемнитов, датированные поздней юрой или ранним мелом, могут иметь байос-батский (среднеюрский) возраст. На диапазон существования белемнитов рода Arcobelus приходится этап кимберлитового магматизма в 177 ± 1.5 млн лет, недавно установленный на северо-востоке Сибирского кратона по данным U–Pb-геохронологии. Предполагаемый позднебайосский–раннебатский возраст ранее найденного в кимберлитах трубки Обнаженная представителя рода Pachyteuthis согласуется с ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датировкой (167 млн лет) и одной из палеомагнитных датировок (168 ± 11 млн лет) по этой трубке. Учитывая новые данные по белемнитам, на палеогеографических схемах северо-востока Сибирской платформы в тоар-раннебатском интервале внутреннюю часть шельфа следует распространять на территорию Куойкского кимберлитового поля.

Спелеотемы являются уникальными архивами информации о климате, геомагнетизме и экологических обстановках прошлого и в последние два десятилетия успешно использовались для палеоклиматических и палеомагнитных исследований. Уникальность этих геологических объектов заключается в особенностях их формирования и сохранения широкого спектра геохимических, геологических и геофизических прокси, и в возможности получать временные ряды соответствующих характеристик с высоким разрешением, в частности, с использованием изотопно-геохронологических методов датирования и приростной хронологии. В настоящей работе представлены результаты определения возраста спелеотема Vor из Воронцовской пещеры (Краснодарский край), сохранившем запись геомагнитного экскурса, ²³⁰Th/U (α-спектрометрия) и радиоуглеродным (¹⁴C) методами датирования, а также оценка скорости и продолжительности роста спелеотема методом приростной хронологии. Подобные исследования в России выполнены впервые. Несмотря на ограничения использования методов изотопной геохронологии, удалось получить верхнее ограничение на возраст экскурса, который произошел, вероятно, не позднее 5.5–6 тыс. лет назад. Методом приростной хронологии с большой точностью определена продолжительность основной фазы экскурса Vor – 871 ± 16 лет.

При прохождении тайфуна Хиннамнор с 5 по 6 сентября 2022 г. были зарегистрированы волны зыби, пришедшие в точку регистрации за 20 ч до выхода самого тайфуна на акваторию Японского моря. В ходе анализа натурных данных лазерного измерителя вариаций давления жидкости удалось вычислить область формирования основной группы волн зыби, сгенерированных проходящим тайфуном, и локализовать область генерации волн “предвестников”, а также описать механизмы их формирования и распространения.

Продемонстрированы возможности обнаружения и оперативного анализа химических элементов в морской воде с применением ультразвуковой искровой спектроскопии. Исследования проводились с помощью специально разработанного автоматизированного комплекса для спектральных и гидрофизических исследований, который прошел многодневную успешную апробацию в экспедиционных условиях в Японском море (рейс № 81 НИС “Профессор Гагаринский”) и Атлантическом океане (рейс № 52 НИС “Академик Борис Петров”). Получены новые данные по распределению растворенных химических элементов и состоянию морской воды с высоким пространственным разрешением вдоль протяженных трасс и на многодневных полигонах в Японском море и в Атлантическом океане. Комплекс и использованные методы могут быть рекомендованы для проведения in situ исследований состояния природных акваторий.

Представлены результаты газогеохимических и литогеохимических исследований современных донных осадков трога Татарского пролива (Японское море) по данным рейсов на НИС “Академик М.А. Лаврентьев” (LV-81 и LV-85). Выявлены аномалии углеводородных газов (УВГ) и химических элементов в поверхностных донных отложениях. Установлено, что осадки с аномальными содержаниями метана значительно обогащены Mn, Sc, V, Co, Ni, Cu, As, Se, Mo, Cd, Sb, Te, Tl, U, коэффициенты концентрирования (K_к) которых в 1.3–5.9 раза превышают аналогичные их значения на других донных станциях. Полученные данные позволяют предположить наличие новых источников миграции УВГ, а континентальный склон и глубоководная акватория Татарского трога перспективны для постановки детальных работ по оценке нефтегазоносности и газогидратоносности. Исследования соответствуют задачам рабочей группы “Газогидраты и потоки метана в Индо-Тихоокеанском регионе” подкомиссии ВЕСТПАК Межправительственной океанографической комиссии ЮНЕСКО.

С помощью ускорительной масс-спектрометрии (AMS) впервые для Европейского севера России выполнено датирование микровключений органического материала, экстрагированного непосредственно из голоценовых сингенетических повторно-жильных льдов, вскрытых в обнажении на побережье Байдарацкой губы близ пос. Ярынская, в 500 м к ЮВ от устья реки Нгарки-Тамбьяхи (68°51′20.27″ с.ш., 66°52′6.51″ в.д.). Датированные жилы формировались около 6.4, 5.0 и 1.9 тыс. калибр. лет назад. По изотопно-кислородным данным рассчитана среднеянварская палеотемпература воздуха среднего и позднего голоцена на побережье Байдарацкой губы. Показано, что среднеянварская температура воздуха в этот период здесь варьировала приблизительно от –20 до –25°С, однако во время более мягких зим она могла быть и около –18°С.

Существует мнение, что водоустойчивость обусловлена гидрофобными связями между органическими почвенными частицами, однако есть работы, в которых основная роль в возникновении этого свойства отводится наличию в почвах гидрофильных органических веществ. Целью исследования являлось выяснение природы связей (гидрофильные или гидрофобные), обеспечивающих водоустойчивость почв. В работе использовали образцы агродерново-подзолистой и серой лесной почвы, а также чернозема выщелоченного. Эксперименты по оценке водоустойчивости проводили методом “лезвий”. Он основан на рассечении линейно расположенных агрегатов, которые предварительно увлажняли в вакууме до значений, близких к насыщению. Энергия гидрофобных связей зависит от температуры, поэтому было изучено влияние температуры на величину определяемой водоустойчивости. Эксперименты показали, что при повышении температуры водоустойчивость агрегатов, сохраненных во влажном состоянии с момента отбора, возрастала, а при уменьшении – убывала. Это говорит о ведущей роли гидрофобных связей в формировании водоустойчивости. Для образцов, высушенных до воздушно-сухого состояния, снова увлажненных и выдержанных во влажном состоянии больше 2 нед, температурной зависимости водоустойчивости обнаружено не было. Принимая во внимание, что прочность гидрофобных связей при повышении температуры растет, а гидрофильных связей снижается, полученные данные о неизменности величин водоустойчивости можно объяснить, если предположить совместное участие в водоустойчивости образцов почв, прошедших через стадию высушивания до воздушно-сухого состояния, как гидрофобных, так и гидрофильных связей. Фактически эти результаты свидетельствуют о сильном изменении структурной организации почв при высушивании.

В статье рассматривается моделирование динамики концентрации никеля в почвах, воде и донных отложениях озер, вызванное выбросами в атмосферу комбината Печенганикель (Кольский полуостров) в течение всего периода его функционирования. Используется технология сбалансированной идентификации, которая позволяет на основе математического описания разнородных геохимических процессов, протекающих в экосистемах, объединить разнородные экспериментальные данные и построить компьютерную модель с оптимальным балансом сложности и близости к данным. Приводятся и обсуждаются результаты, в том числе оценки ретроспективного состояния моделируемых объектов и прогноз их динамики до 2030 г. По модельным расчетам интенсивность накопления Ni в почве составляла 2.4 и в 2 раза больше в донных отложениях в периоды максимальных выпадений (1980–2005 гг.), тогда как по прогнозу после остановки комбината начнутся снижение накопления Ni в донных отложениях и медленное выщелачивание Ni из почвы с интенсивностью 0.2 мг/м²год.

Фталаты являются одними из наиболее распространенных загрязнителей, концентрации которых в окружающей среде в ближайшее время, по прогнозам ученых, будут только расти. Высокие содержания этих веществ представляют серьезную угрозу для водных объектов, особенно для озерных экосистем, которые характеризуются замедленным водообменом и быстрее накапливают загрязняющие вещества, тем самым отражая антропогенную нагрузку и происходящие изменения окружающей среды. В работе впервые представлены результаты определения содержания фталатов в донных отложениях озер Арангатуй, Бормашовое, Духовое, Котокель, Щучье. Суммарное содержание шести фталатов варьировало от 51 до 2222 мкг/кг сухого веса, при этом для центральных станций отмечены наибольшие концентрации. Профиль распределения фталатов в донных отложениях озер в основном довольно схож – преобладали ДБФ (среднее содержание 213 мкг/кг) и ДЭГФ (189 мкг/кг). Отмечено, что аккумулирование исследуемых веществ происходит преимущественно в илистых отложениях, на что указывают средние и высокие положительные корреляционные взаимосвязи между фталатами, гранулометрическим составом, содержанием органического углерода и тяжелых металлов. Высокие содержания отдельных фталатов в донных отложениях исследуемых озер свидетельствуют о необходимости детального изучения источников поступления и механизмов распределения в системе “вода–донные отложения”.