Доклады Российской академии наук. Науки о Земле

Выполнены U–Th–Pb (LA-ICP-MS)-геохронологические исследования детритового циркона из четвертичных отложений западной части Уфалейского блока на Среднем Урале, в тектоническом фрагменте, сложенном амфиболит-гнейсовой толщей, среди которой присутствуют тела докембрийских кинопироксенитов. Ярко выраженный статистический максимум датировок соответствует интервалу 2100–2000 млн лет. Несколько максимумов меньшей интенсивности отвечают диапазону 3200–2500 млн лет. Это даёт все основания полагать, что в пределах Уфалейского блока присутствуют породы раннедокембрийского возраста, которые ранее здесь не были выявлены.

На крайнем юге Урала, в метаморфитах Восточно-Мугоджарской зоны датированы цирконы из эклогитов и амфиболита. Из 4-х проб эклогитов, близкие (и наиболее “древние” – 520±4 млн лет) значения конкордантного возраста получены в 3-х пробах, что, вероятно, соответствует возрасту протолита. Конкордантные датировки 472±3 млн лет и 379±3 млн лет отражают время основных этапов метаморфизма Восточных Мугоджар, более древняя – высокобарического, а вторая – метаморфизма амфиболитовой фации. Присутствие древних, и при этом разновозрастных цирконов, вероятно со следами окатывания, свидетельствует о первично-осадочной природе исследованных амфиболитов. Наиболее молодые цирконы из эклогитов Мугоджар имеют возраст 282±2 млн лет, отвечающий этапу коллизии. Полученные данные показывают, что метаморфические комплексы Мугоджар не являются раннепротерозойскими, или рифейскими образованиями (как это полагали ранее), но представляют собой нижне-среднепалеозойские комплексы средней части земной коры. Т.е. эти метаморфиты по своей природе являются фрагментами глубинной части островодужной системы восточного сектора Урала, которые позднее были выведенные на близ-поверхностный уровень при подъёме и эрозии отдельных районов Урала.

В статье приведены первые U–Th–Pb-оценки возраста по цирконам для гранитоидов Пыркатагинского массива, расположенного в центральной части Куульского поднятия Анюйско-Чукотской складчатой системы на побережье Восточно-Сибирского моря. Они указывают на внедрение гранитоидов в альбское время (106–104 млн лет), что соответствует интервалу альбского гранитоидного магматизма Чаунской провинции Чукотки (110–100 млн лет) и совпадает с апт-альбским постколлизионным растяжением после завершения коллизии микроконтинента Чукотка–Арктическая Аляска и Сибирского континента с ранее аккретированным Колымо-Омолонским микроконтинентом. Повышенная щёлочность и геохимические характеристики гранитоидов Пыркатагинского массива, такие как обогащённость крупноионными литофильными элементами и лёгкими редкими землями, деплетированность по Ta, Nb, Ba, Sr сближают их с другими постколлизионными гранитоидами Чаунской провинции. Проведено сопоставление гранитоидов массива по ряду геохимических критериев и гранитоидов с Cu–Au-, W–Mo-, W, Sn и Au–(Bi)-минерализацией.

К моменту принятия решения (приказ Росстандарта 7 июля 2023 года № 490-ст) о включении водорода в общероссийский классификатор полезных ископаемых в России исследования по геолого-экономическому анализу возможностей промышленного освоения ресурсов водорода не проводилось. Более того, ископаемый водород был изучен крайне слабо. Сложившееся положение требует ускоренной разработки поисковой водородной концепции, построенной на научном обосновании наиболее перспективных региональных направлений работ. В статье авторы излагают своё видение этой проблемы и предлагают её возможные решения. В частности, аргументируется необходимость организации научно-технологических водородных полигонов, в задачи которых будет входить: (i) развитие теоретических представлений о роли водорода в эволюции Земли; (ii) детализация механизмов локализации водорода в геологической среде; (iii) разработка критериев и методов геолого-экономической оценки поисков, разведки и добычи водорода; (iv) проведение геолого-промысловых исследований на наиболее перспективных объектах для разработки и апробации методики поиска залежей водорода и сопутствующих полезных ископаемых.

По результатам U–Pb-датирования зёрен циркона из магматических пород Центральной Чукотки (левобережье р. Амгуэма), два гранитоидных батолита (Телекайкий и Чануанский) и ряд более мелких тел формировались в период 143–127 млн лет назад, что значительно превосходит возраст большинства гранитоидов Северной Чукотки (109–100 млн лет). Вместе с данными, опубликованными ранее, полученные результаты позволяют сделать вывод о существовании на окраине Чукотского континентального блока субдукционного магматического пояса в течение, как минимум, поздней юры и неокома. Помимо этого, впервые для Чукотки получены раннеюрские значения U–Pb-возраста магматических пород (около 196 млн лет), что допускает более продолжительную магматическую активность окраины Чукотского микроконтинента. Альбские гранитоиды рассматриваемой площади (106–100 млн лет) контролируются иной системой нарушений и, вероятно, связаны с отдельным магматическим событием.

С использованием индекса Доливо-Добровольского и информационных параметров на основании новых экспериментальных данных рассмотрен вопрос о симметрии и структурной сложности минерального вещества глубинных геосфер в рамках пиролитовой модели мантии Земли. Показано, что, в отличии от ранее сделанных выводов о повышении симметрии минералов с глубиной, поведение количественных параметров симметрии и структурной сложности нелинейно. Симметрия повышается (а структурная сложность понижается) до границы распада рингвудита на бриджманит и “магнезиовюстит” (660 км), после чего происходит понижение индекса Доливо-Добровольского до 18.40 и повышение атомного параметра структурной сложности до 2.786 бит/атом. Такое поведение обусловлено неравномерным и противоположным влиянием температуры и давления на симметрию и структурную сложность кристаллического вещества, что вызвано нелинейным характером усреднённой геотермы коры и мантии Земли. Информационные параметры структурной сложности являются более чувствительным индикатором симметрии, чем индекс Доливо-Добровольского, что связано с учётом первыми особенностей кристаллической структуры конкретных минералов.

Впервые для бассейна верхней Камы на основе бурения отложений в акватории озера Новожилово (Камско-Кельтминская низменность) получена высокоразрешающая запись природных событий, охватывающая позднеледниковье и ранний голоцен (14150–9730 кал. л. н.). В статье приведены результаты реконструкции условий осадконакопления на основе палеоботанических и седиментологических анализов, а также радиоуглеродного датирования. Началу формирования озера, по-видимому, предшествовал этап преимущественно аллювиального морфолитогенеза, соответствующий предположительно позднему пленигляциалу. В развитии озерной котловины выделяется четыре этапа: первые три с озерно-аллювиальным, преимущественно минерагенным, типом осадконакопления, а четвертый с типично озерным органогенным типом. Первый этап охватывал межстадиал бёллинг-аллерёд 14150–13500 кал. л. н., для него было характерно накопление песков в условиях высокой проточности. На рубеже аллерёда и позднего дриаса значительно возрастает биопродуктивность. В течение второго этапа (13500–12420 кал. л. н.) замедляется водообмен и формируется органо-минеральный озерный ил. Третий этап переходного осадконакопления относится к позднему дриасу – раннему голоцену (12420–10700 кал. л.н.), в течение которого преобладает аллювиальный привнос при снижении содержания органического вещества. Четвертый этап эвтрофного озера (10700–9730 кал. л. н.) характеризуется высоким содержанием органического вещества в осадке, в гранулометрическом составе увеличивается алевритовая фракция.

Развитие современных средств измерений геофизических полей с учётом возможности существенного уточнения позиции регистрирующего полевого оборудования на основе глобальных навигационных систем позволяет значительно повысить качество геофизических измерений. Продемонстрированы преимущества расчёта вертикального градиента, основанного на непосредственных многоуровневых (повысотной) аэромагнитных измерениях с применением беспилотных воздушных судов, по сравнению со стандартной практикой, основанной на вычислении соответствующей трансформанты аномального магнитного поля. Выполнен сравнительный анализ магнитных аномалий двух полигонов, где на фоне спокойного регионального поля находятся в одном случае сильные, а в другом – слабые антропогенные аномалии. Сопоставление карт вертикального градиента аномального магнитного поля, рассчитанного непосредственно и полученного по результатам повысотной съёмки, для обоих регионов говорит в пользу перспективы его прямого измерения.

В работе представлены новейшие результаты исследования структуры вод малоизученного района восточного бассейна тропической части Атлантики (проход Кейн) по данным 63 рейса НИС “Академик Иоффе” 2022 г., а также изменчивость среднемесячных характеристик этих вод по реанализу GLORYS12v1 за 1993–2022 гг. Показано, что промежуточные воды на разрезе представлены смесью Антарктической промежуточной воды (ААПВ) и Средиземноморской воды (доля последней достигает 26%). Установлено, что комплекс Североатлантической глубинной воды (САГВ) представлен двумя слоями: Верхней САГВ с максимумом солёности и Средней САГВ с максимумом кислорода. В слое донных вод присутствует смесь Антарктической донной воды (ААДВ), Нижней и Средней составляющих САГВ. Эту смесь, поступающую главным образом из района разлома Вима, правильно называть Донной водой Северо-восточной Атлантики (СВАДВ). Её верхняя граница соответствовала изотерме 1.95 °С и соотношению Si/P, равному 33. В работе по консервативному показателю РО рассчитана доля ААДВ в СВАДВ, которая составляла около 20%. По реанализу GLORYS12v1 на сезонном масштабе в придонном слое установлена значимая отрицательная связь между изменчивостью потенциальной температуры и меридиональной скоростью течений. Выявлена значимая тенденция увеличения среднегодовых значений потенциальной температуры (на 0.06 °С) и уменьшения солёности (на 0.005 епс) в целом за период 1993–2022 гг.

В Японском море обнаружены рудные корки с содержанием германия до 96 г/т, что в десятки раз превышает кларк для земной коры. Высокогерманиевые рудные корки драгированы совместно с вулканическими породами среднего и кислого состава, сложены преимущественно оксигидроксидами железа (гётит) и содержат германий в рассеянном состоянии.

Проведено 2D-моделирование чисто термической конвекции в жидком ядре Земли, происходящей на фоне остывания планеты. Модель включает систему уравнений термической конвекции в приближении Буссинеска с учётом силы Кориолиса, обусловленной вращением Земли. В качестве вещества ядра принято металлическое железо с добавкой 0.9 масс. % Н. Результаты расчётов показали, что в жидком внешнем ядре ещё до начала кристаллизации внутреннего ядра формируются крупные вихри, являющиеся двумерными аналогами вихревых столбов Тейлора, с образованием которых связывается генерация магнитного поля. Начальные стадии кристаллизации характеризуются быстрым хаотичным ростом и бесформенной конфигурацией твёрдого ядра. По мере роста твёрдого ядра начинается перестройка структуры конвекции, её средняя скорость уменьшается. Но тепловой поток из ядра в мантию при этом увеличивается из-за выделения тепла кристаллизации. Внутреннее ядро достигает современного размера за 0.5 млрд лет. Усреднённый профиль температуры в современном жидком ядре отличается от адиабатического.

Влажность разрыва капилляров характеризует нижнюю границу области наиболее продуктивной для растений влаги. Анализ экспериментальных методов определения влажности разрыва капилляров свидетельствует об их трудоёмкости и низкой производительности. Целью исследования являлась разработка высокопроизводительного и точного метода определения влажности разрыва капилляров. В работе использованы 18 образцов различных почв. Для определения влажности разрыва капилляров предложен метод, в ходе которого образцы почв помещали в воронку Шотта, увлажняли избытком воды, после чего откачивали воду при помощи водоструйного насоса. По мере удаления воды из образца увеличивался интервал между каплями, падающими с воронки. Индикатором конца эксперимента считали скачок в интервалах между падением капель. Эксперименты показали, что влажность разрыва капилляров почв по методу вакуумирования коррелирует с рассчитанными по наименьшей влагоёмкости почв (по Долгову) значениями на 87%. Значения влажности разрыва капилляров, полученные методом секущих (по Воронину) для некоторых из почвенных образцов, не выпадают из полученной зависимости. При помощи метода было показано, что высушивание почв приводит к уменьшению величины измеряемой влажности разрыва капилляров. Предложено объяснение результатов с позиции наличия в почвах органоминеральных гелей.