Том 514, № 2 (2024)

⁴⁰Ar/³⁹Ar-методом определен возраст калийсодержащих минералов из высоко-калиевых нефелиновых сиенитов (рисчорритов), либенеритовых и карбонатизированных нефелиновых сиенитов, а также псевдолейцитовых сиенитов щелочного массива Богдо (Арктическая Сибирь). В результате обобщения и анализа данных ⁴⁰Ar/³⁹Ar-датирования на сводной термохронологической диаграмме для минералов из пород массива Томтор, кимберлитовой трубки Удачная-Восточная и щелочных пород массива Богдо выявлена полихронность формирования щелочных комплексов томторского типа на палеозойском этапе. По изотопным данным реконструируется сложная, трехэтапная история становления пород массива Богдо с проявлением позднедевонского-раннекарбонового этапа – наиболее продуктивного на редкометалльно-редкоземельное оруденение. Девонский период формирования массивов Томтор и Богдо связывается с воздействием Вилюйского плюма на восточный край Сибирского кратона. Близкий возрастной интервал фиксируется при формировании пород Кольской щелочной провинции.

По результатам геологической съемки на территории западного склона Анабарского массива в среднем течении р. Котуй был выделен котуйский интрузивный комплекс, представленный долерит-габбродолеритовыми силлами и дайками вендского (?) возраста. Ряд пластовых тел, относимых к нему, характеризуется мощностями 30–80 м, а секущие тела часто имеют длину в первые десятки км. Площадь распространения комплекса составляет первые сотни км². В то же время геодинамические причины проявления подобного обширного интрузивного магматизма на севере Сибири в вендском периоде не ясны. Мы представляем новые геохронологические, геохимические и палеомагнитные данные, указывающие на то, что по крайней мере часть крупных пластовых интрузий, обнажающихся в среднем течении р. Котуй, следует относить к гораздо более древнему кенгединскому магматическому комплексу с возрастом около 1500 млн лет (Куонамская крупная магматическая провинция). В этом свете встает вопрос о корректности выделения на западном склоне Анабарского массива этапа интрузивного магматизма вендского возраста.

Датирование ⁴⁰Ar/³⁹Ar-изотопным методом новообразованных слюд и хлоритов из надвиговых зон Западной Чукотки и о. Врангеля позволило установить, что они были сформированы 150 млн лет назад, то есть в титоне. В надвиги были вовлечены осадочные породы широкого возрастного интервала от девона до триаса. В силурийских породах гор Дрем-Хед о. Врангеля установлен более древний этап деформаций 257 млн лет, что соответствует позднепермскому стратиграфическому интервалу и свидетельствует о существовании деформаций после проявления в раннем карбоне элсмирского орогенеза. Формирование надвигов сопровождалось прогревом осадочных толщ до температур 250‒380^оС, при этом в зоне надвигов температурный режим практически не менялся, разница температур между зоной надвига и под надвигом составляет не более 20^оС.

Необычные руды циркон-титаномагнетитового состава были обнаружены нами в пределах рудного поля Третьяковского золото-флюоритового месторождения, входящего в состав Гильберинского золото-серебро-флюорит-редкометалльного рудного узла. Кварц-флюоритовые жилоподобные тела (жильные зоны), образующие месторождение, представляют собой участки сплошной метасоматической аргиллизации, флюоритизации и окварцевания мощностью порядка 0.3–1 м, редко до 2.3 м. Особенностью кварц-флюоритовых руд Третьяковского месторождения является их повышенная золотоносность. Согласно данным разведочных работ, содержание золота в рудах варьирует от 0.3 до 19.5 г/т при среднем значении 3 г/т, серебра – 1.9–18.6 г/т при среднем значении 7 г/т. Необычные циркон-титаномагнетитовые руды сложены агрегатом Fe– Ti-минералов с редкими тонкими прожилками кварц-хлоритового состава, содержащим многочисленные выделения идиоморфных кристаллов циркона и редкую вкрапленность относительно апатита, кварца и монацита. Изотопное U–Pb-датирование по циркону методом LA-ICP-MS показало значение 277±1.5 млн лет, отвечающее возрасту рифтогенного магматизма Западного Забайкалья. Находка таких необычных циркон-титаномагнетитовых руд в ассоциации с золото-флюоритовым оруденением определяет возможность нахождения на территории Забайкалья нового типа комплексных руд, подобных благороднометалльным рудам Южной Австралии.

В пределах Алтае-Саянской складчатой области, охватывающей территорию Восточно- Тувинского нагорья и Восточного Саяна, сосредоточена одна из богатейших редкометалльных провинций России. Месторождения редких металлов, элементов и земель, сформировавшихся в ее пределах, имеют разный возраст и возникли в разных геотектонических обстановках и в разные металлогенические эпохи. Они связаны с внедрением массивов щелочных пород, которые распространены вдоль системы разломов между каледонидами Алтае-Саянской складчатой области и Тувино-Монгольским докембрийским супертеррейном. Ареал их распространения определяется также как Восточно-Саянская редкометалльная металлогеническая зона (ВСМЗ), возникшая в связи с воздействием мантийных плюмов на юго-западное обрамление Сибирской платформы. Проведены геохимические и геохронологические исследования на Илейском флюорит-фенакитовом рудопроявлении. Рудопроявление возникло в результате внедрения гранитоидов огнитского комплекса в известняки монгошинской свиты, которые стали геохимическим барьером для магматического флюида, обогащенного фтором и Be. Геохронологические Rb–Sr- и Ar–Ar-исследования показали, что субщелочные граниты, а также кислые вулканиты илейской толщи имеют среднедевонский возраст ~390 млн лет, что согласуется с оценками возраста для пород огнитского комплекса. Таким образом, одновозрастность магматизма и рудообразования на Илейском рудопроявлении свидетельствует о вкладе девонского магматизма в формирование редкометалльной минерализации в пределах ВСМЗ.

Приводятся результаты исследования углеродистого вещества и изотопного состава серы ассоциирующих сульфидов в метапелитах неоархейской полосчатой железистой формации Костомукшского зеленокаменного пояса Карелии (Карельский кратон Фенноскандинавского щита). Петрографические наблюдения показывают, что углеродистое вещество присутствует внутри и между зернами силикатных минералов, в сульфидах или на границах зерен, отделяя кристаллы сульфидов от биотита или амфибола. Результаты сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии показали присутствие нескольких типов углеродистого вещества, различающихся по структуре и содержанию углерода. Анализ спектров комбинационного рассеяния углеродистого вещества показал присутствие в образцах как хорошо структурированного графита, так и слабо структурированного (керогена). Изотопный состав общего восстановленного углерода характерен для биогенных процессов. Значение δ¹³C_орг, равное –27.9– –30.6‰, согласуется с фиксацией углерода фото- или хемоавтотрофами. Изотопный состав серы ассоциирующих сульфидов характеризуется положительной аномалией Δ³³S (до +0,94‰) и отрицательными значениями δ³⁴S (–2,06‰––4,1‰). Положительные значения Δ³³S указывают на генетическую связь серы с фотохимической элементарной серой (S₈) из атмосферы, а отрицательные значения δ³⁴S отражают фракционирование изотопов в бактериально-опосредованных процессах. Основываясь на этих наблюдениях, мы полагаем, что исходное углеродистое вещество в основном имеет биогенное происхождение.

Представлены новые U–Th–Pb-геохронологические, минералого-геохимические, Sm–Nd- и Rb–Sr-изотопные данные для гранитоидов и ассоциирующих с ними субщелочных пород Тарбаганнахского массива Аллах-Юньской тектонической зоны Верхоянского складчато-надвигового пояса. Эти породы, включая дайки трахиандезибазальтов, объединенные в единый уэмляхский комплекс, были образованы около 120 млн лет назад из континентального корового источника, вероятно, с вкладом обогащенного мантийного компонента. Среди них впервые выявлены граниты рапакиви, природа которых является реперной в понимании геодинамических условий образования пород этого комплекса. Предлагается тектоническая модель формирования пород рассматриваемого комплекса в связи с отрывом слэба океанской плиты при развитии активной континентальной окраины в аптском веке. Обсуждается, что этот магматизм способствовал широкому развитию метасоматических процессов до конца апта и одновременно явился источником пространственно совпадающего с ним золотого оруденения Охотско-Корякского металлогенического пояса.

В работе построена геодинамическая модель современной Земли на основе глобальной модели сейсмической томографии SMEAN2 с акцентом на Арктический регион. Для сферической модели Земли было получено решение уравнения Стокса для вязкой жидкости на основе данных сейсмической томографии методом конечных элементов с помощью программного кода CitcomS. Полученные распределения аномалий температуры и поля скоростей мантийных течений объясняют основные особенности современной геодинамики Арктического региона. Перепад температуры в подкоровой мантии между относительно “холодным” западным арктическим шельфом (Баренцево и Карское моря) и более “теплым” восточным арктическим шельфом (от моря Лаптевых до Берингова пролива) достигает 100 градусов, что коррелирует с наблюдаемой интенсивной эмиссией метана с мелководного шельфа Восточной Арктики, вызванной деградацией мерзлоты и разрушением газогидратов на фоне повышенной температуры среды. Парниковый эффект метана в атмосфере, в свою очередь, способствует потеплению климата в Арктике. Район Исландии и восточная часть Гренландии под влиянием восходящего мантийного потока характеризуются горячей подкоровой мантией и повышенным тепловым потоком на поверхности, вызывающим нестабильность и подплавление ледяного щита Гренландии снизу.

В ходе ревизии малакофауны из венд-нижнекембрийских отложений Западной Монголии переизучены материалы по роду Yochelcionella Runnegar et Pojeta, 1974 из саланыгольской и хаирханской свит Дзабханской структурно-фациальной зоны. Установлено, что в данных толщах помимо отмеченных ранее видов Y. parva Zhegallo, 1996 и Y. crassa Zhegallo, 1996 присутствуют еще две формы, определенные как Y. chinensis Pei, 1985 и Yochelcionella sp. Y. chinensis имеет самое широкое распространение среди видов Yochelcionella и может с успехом использоваться для корреляции отложений удаленных палеобассейнов. Ревизованы диагноз и состав рода Yochelcionella, приводится описание вида Y. chinensis с дополненной синонимикой и уточненным распространением.

Впервые показано, что часто используемое приближение реологической модели Андраде с одним свободным параметром для описания реологических свойств мантии Земли является слишком упрощенным и может привести к неверным выводам при изучении внутреннего строения планет Солнечной системы. В данной работе использована реология Андраде с двумя эмпирическими параметрами: α и ζ. Рассчитаны вязкоупругие приливные числа Лява полусуточного лунного прилива на Земле для двух распределений вязкости и для 16100 различных комбинаций значений параметров Андраде α и ζ. Сравнение модельных чисел Лява с измеренными позволило определить диапазоны значений параметров Андраде, которые достоверно описывают реологические свойства мантии Земли.

Получено аналитическое решение для сейсмических волновых полей в сферически-симметричной Земле. Для устойчивого вычисления волновых полей используется асимптотика. Показано, что классическая асимптотика в случае высоких частот дает погрешность в решении. Для эффективного вычисления решения без погрешностей с высокой детальностью используется оригинальная асимптотика. Создана программа, позволяющая проводить расчеты для высокочастотных (1 герц и выше) телесейсмических волновых полей в дискретном (слоистом) шаре планетарных размеров. Расчеты можно осуществлять на персональных компьютерах с распараллеливанием OpenMP. В работах В. Ю. Бурмина (2010, 2019) предложена сферически-симметричная модель Земли. Она характеризуется тем, что в ней внешнее ядро обладает вязкостью и, следовательно, эффективным модулем сдвига, отличным от нуля. Для этой модели Земли проведен расчет с высокой детальностью с несущей частотой в 1 герц. В результате аналитического расчета обнаружено, что впереди PKP-волн возникают высокочастотные колебания небольшой амплитуды, так называемые “предвестники”. Аналитический расчет показал, что теоретические сейсмограммы для этой модели Земли во многом похожи на экспериментальные данные. Это подтверждает правильность идей, положенных в основу ее построения.

Приведены данные газогеохимических исследований донных осадков Лаптево-Сибироморской зоны. Установленные изотопно-геохимические показатели свидетельствуют о доминировании в осадках эпигенетических углеводородных газов различных газоматеринских источников. Концентрации метана до 8.3047 см³/кг и суммы его гомологов – до 0.0260 см³/кг указывают на формирование УВ-аномалий, превышающих критерии аномальности для осадков арктического шельфа в 166 и 26 раз. Основными геологическими факторами формирования и распределения аномалий в донных осадках зоны являются высокая газоносность подстилающих отложений и газоматеринских источников, складчатая и разрывная тектоника, геоструктурное положение, сейсмоактивность и глубина залегания источников образования УВГ

Динамический барьер является одной из физических характеристик полярных вихрей, он препятствует проникновению внутрь вихря субполярных воздушных масс и способствует понижению температуры внутри вихря в нижней стратосфере. При наличии динамического барьера в зимний период на частицах полярных стратосферных облаков (ПСО) происходит накопление реагентов хлорного цикла разрушения озона и протекание гетерогенных реакций с образованием молекулярного хлора, а с появлением солнечного излучения над полярным регионом запускаются фотохимические реакции, приводящие к формированию масштабной озоновой аномалии. При ослаблении динамического барьера зимой происходит повышение температуры внутри вихря, разрушение частиц ПСО и, таким образом, прерывание накопления реагентов хлорного цикла на ПСО. Предложено разделение динамики арктического полярного вихря по характеру последствий на 3 типа: (1) сильный вихрь, в результате активности которого формируется озоновая аномалия, (2) слабый вихрь с разрушением зимой, знаменующимся внезапным стратосферным потеплением, (3) устойчивый вихрь с эпизодом (эпизодами) ослабления динамического барьера зимой без видимого разрушения озона в период с конца зимы по весну. В работе впервые дана характеристика динамического барьера полярного вихря на всех уровнях от 100 до 1 гПа и описаны последствия его ослабления. С использованием метода оконтуривания вихрей на основе данных реанализов ERA5 и MERRA-2 показано, что во всех случаях, когда в период с конца зимы по весну не регистрировалась полярная озоновая аномалия в условиях устойчивого полярного вихря, в середине зимы происходило ослабление динамического барьера с разрушением частиц ПСО.

С помощью сканирующего микро-рентгенофлуоресцентного анализа с использованием синхротронного излучения получены профили изменения по глубине разреза элементного состава ленточных глин озера Пеюнгда (Красноярский край, Эвенкия), расположенного в 30 км к юго-западу от эпицентра Тунгусской катастрофы 1908 года. Возрастная модель подтверждается наличием датированного слоя аномальной мощности, связанного с падением и взрывом Тунгусского космического тела (ТКТ). Изменения содержаний элементов по датированным слоям керна сопоставлены с данными инструментальных метеонаблюдений за последнее столетие, и найдена связь среднегодовой температуры региона и элементного состава одновозрастных слоев донных осадков (трансферная функция). Аппроксимация трансферной функции на глубину опробования осадочного разреза позволила реконструировать температуру воздуха в исследуемом регионе на протяжении последних 1000 лет. Сравнение полученной реконструкции среднегодовых температур района исследования с глобальными температурными реконструкциями для Арктического региона за этот же период показывает наличие общих трендов и экстремумов.

Выполнено обобщение результатов анализа пространственно-временной изменчивости проявлений субмезомасштабных вихревых структур на поверхности с мая по октябрь 2019–2022 гг. в Ладожском озере. В качестве исходных данных использовались более 1000 высокоразрешающих изображений Sentinel – 1A/B. Выявлено широкое распространение малых вихревых структур в теплый период года на акватории озера. Всего было зафиксировано 496 поверхностных проявлений вихрей. Средний диаметр зарегистрированных проявлений составил 2 км. Более 90% зарегистрированных вихрей относятся к субмезомасштабному интервалу изменчивости. Циклонический тип вращения наблюдался у 84% структур. Сезонный максимум вихревой активности отмечается в период развития устойчивой стратификации на большей части акватории Ладожского озера. Наиболее часто вихри встречаются к северу и северо-востоку от о. Валаам в областях с глубинами около 100 метров, но вблизи неровностей дна. В период существования весеннего термобара вихревые образования нередко фиксируются с холодной стороны фронтального раздела, что указывает на их важный вклад в процессы водообмена и перемешивания.

С использованием оптических (спутники Канопус-В, Sentinel-2B) и радиолокационных (спутник Sentinel-1A) космических изображений проанализированы аномально интенсивные газопроявления на морской поверхности, обусловленные повреждениями подводных газопроводов Северный поток-1 и Северный поток-2 в Балтийском море. В области таких газопроявлений обнаружены положительные контрасты удельной эффективной поверхности рассеяния (до 7.5 дБ), зарегистрированные радиолокационной аппаратурой спутника Sentinel-1A, а также спектральной отражательной способности (до 0.73 ед.), зарегистрированные оптической аппаратурой спутников Канопус-В и Sentinel-2B. Выявлены их характерные особенности на морской поверхности: куполообразные возвышения, фонтаны, сулой, пена, обрушения волн и искажения структуры поверхностного волнения, эффект возникновения ветровой тени. На основании учета объема и плотности газа, находившегося в поврежденных трубопроводах, показано, что общий объем выброса метана составил не более ~ 0.51 Тг, т. е. менее 0.1% от годового глобального выброса метана в атмосферу планеты.