Петрология магматических процессов

 

Выявлен новый, Центрально-Азиатский, тип формирования континентальной коры, определяемый аккрецией лито-тектонических комплексов океанического ложа (островных дуг, задуговых бассейнов, микроконтинентов и океанических островов) в единый супертеррейн с ювенильной континентальной корой. Аккреция сопровождалась

региональным метаморфизмом, интенсивным гранитоообразованием и внутриплитным базитовым и щелочным магматизмом. (ИГЕМ РАН)

Изучение верхнемантийных ксенолитов из кайнозойских щелочных базальтов Забайкалья и Монголии выявило неоднородность верхней мантии. Изменение состава верхней мантии по вертикали отражает уменьшение степени деплетированности магмофильными элементами и приближение состава пород к составу примитивной мантии, составу хондр из углистого хондрита и примитивных лерцолитов. (ИГГД РАН)

Установлены существенные различия в содержании летучих компонентов между источниками плюмового и спредингового мантийного магматизма САХ. Изотопный состав Nd в базальтоидах о-ва Беннет использован для реконструкции магматической истории пассивной континентальной окраины моря Лаптевых. Моделированием показано существование в океанической коре геохимического барьера при Т =250^оС, определяющего смену минеральных ассоциаций в гидротермально-измененном субстрате. (ГЕОХИ РАН)

Впервые получены данные о составе расплавов, из которых происходила кристаллизация циркона в биотит - плагиоклазовых гнейсах архейского комплекса Кольской сверхглубокой скважины. Ранний циркон кристаллизовался из насыщенных СО₂ магм при давлении отделяющихся флюидов около 3,5 кбар. на глубине около 13 км. В остаточных магмах по мере кристаллизации увеличивались концентрации SiO₂ и К₂О. (ГИ КНЦ РАН)

Получены данные о существенно меньшей истощенности перидотитового субстрата сверхмощной литосферной мантии, расположенной под областями проявлений кимберлитов аномальных типов (район Снэп Лейк, Канада; Накынское поле, Якутия). (ИМП СО РАН).

Разработана физико-математическая модель фреато-магматических вулканических извержений. Исследованы эффективность взрывного взаимодействия при различных концентрациях воды в магме и влияние глубины водоема на характер протекающих процессов. (ИДГ РАН)

Разработана модель кайнозойского вулканизма, и проведено вулкано-тектоническое районирование Камчатки с выделением разновозрастных вулканических дуг и их сегментов с разными геодинамическими параметрами (начальный, стационарный и конечный режимы субдукции). Установлено, что типичные островодужные вулканические породы характерны для стационарного режима субдукции, а на начальном и конечном этапах возможно появление лав с внутриплитными геохимическими характеристиками. (ИВГиГ ДВО РАН)

Геохимия

 

Установлено, что по характеру распределения величины d¹³С алмазов в достаточно представительных выборках могут быть выявлены генетические связи россыпей с кимберлитовыми трубками, позволяющие прогнозировать еще не открытые алмазные месторождения. Показано, что из трех россыпей, сопредельных с трубкой Мир, одна образована всецело за счет этого коренного месторождения, тогда как две другие сформировались при существенном привносе алмазов из неизвестного дополнительного источника. (ГЕОХИ РАН)

По результатам сравнительного изучения содержаний никеля в ультрамафичеких магматических породах Сибирской трапповой провинции и впадины Гесса предложен новый метод определения степени участия вещества земного ядра в генерации первичных магм. (ИГЕМ РАН)

Осуществлено экспериментальное моделирование диффузионных метасоматических колонок кварц-топазовых грейзенов и цвиттеров при Т =400-500^оС и Р =1 кбар. Показано, что присутствие в гидротермальном растворе даже невысоких концентраций лития сильно сокращает область устойчивости кварц-топазовых грейзенов и расширяет область развития их кварцево-слюдистых фаций. В грейзеновых колонках установлен интенсивный массоперенос Pb и Zn, приводящий к образованию галенита и сфалерита. Миграция Ta и Nb незначительна, а W переносится лучше.

В системе H₂O-NaCl при температуре 500°С и давлении насыщенного пара 340-570 бар при заданных летучестях серы, кислорода и рН раствора изучены растворимости Mo, W, Re, Sn, Au, Pt, As и Sb, в равновесии с молибденитом, вольфрамитом, касситеритом, ReS₂, антимонитом, металлическими золотом и платиной и распределение этих элементов между жидкой и паровой фазами. Все элементы распределяются преимущественно в жидкую фазу. Рассчитаны коэффициенты распределения.

Синтезированы матрицы для иммобилизации стронция. Показано, что стронций полностью сорбировался в модельной гранитной матрице. При прокаливании до 1200°С в ее составе появляются альбит, кварц, ортофосфат натрия и стронция – ольгит. (ИЭМ РАН)

Построена компьютерная модель предбиологической химической эволюции, включающая формирование генетического кода, реализующая принципы, изложенные ранее в монографии «Феномен жизни».

Разработан метод изотопного фракционирования различных по подвижности и биологической доступности форм элементов в почвах, позволяющий получить расширенную информацию о возможной мобилизации токсичных металлов и мышьяка при изменении условий окружающей среды.

Впервые с использованием экспериментального и численного моделирования изучена радиационно-индуцированная миграция углерода в модельных и природных кристаллах при низких температурах под воздействием радиации. (ГЕОХИ РАН)

Минералогия

Открыты и утверждены Комиссией по новым минералам Международной минералогической ассоциации: анкиновичит (никелевый аналог альванита), араповит (ториевый аналог туркестанита), пековит (стронциевый аналог данбурита), зеравшанит – новый структурный тип цирконосиликатов, первый цезиевый цирконосиликат, и холфертит – Ca-U-Ti-REE-минерал (ММ РАН), кухаренкоит-(La) - Ba₂(La,Ce)(CO₃)₃F, редкометальный бариевый карбонат, La-доминантный аналог кухаренкоита- (Ce) (ГЕОХИ РАН), хиллит - Ca₂(Zn,Mg)(PO₄)₂ ·2H₂O. (ГИ КНЦ РАН). Утвержден новый редкоземельный минерал – бираит (Ce₂Fe²⁺[Si₂O₇](CO₃)), который можно рассматривать как представителя нового структурного типа. Основу его структуры составляют полиэдрические слои (001), образованные димерами из двух связанных по общему ребру Fe-октаэдров, диортогрупп Si₂O₇ и анионов [СО₃]^2- (ср. С-О 1.30 Å). (ИЗК СО РАН)

С помощью современных аналитических методов впервые доказано широкое развитие наноразмерных частиц в рудах, породах и лунном грунте. В лунном грунте обнаружены наноразмерные частицы ранее неизвестных на Луне рудных минералов (самородные рений, олово, висмут, церий, цинк; высокопробное золото, гадолиниевые минералы, торий и др.). Многие из них не известны на Земле (ИГЕМ РАН). Наночастицы минералов элементов платиновой группы установлены в сульфидных рудах Норильского района. Выявлено, что наночастицы самородного золота в сульфидах – важная форма нахождения этого металла в трудноизвлекаемых сульфидных рудах. (ИГЕМ РАН, ММ РАН)

С помощью вновь созданной уникальной установки исследован кавитационный процесс в быстро движущемся кимберлитовом расплаве по глубинным каналам. Была воспроизведена агрегация нанокристалов алмаза (10-30 нанометров). Экспериментальные результаты свидетельствуют о возможности синтеза алмазной фазы при возбуждении кавитации в углеродсодержащей жидкости. (ГЕОХИ РАН)

Впервые синтезированы плотные поликристаллы алмаза (аналоги алмазных мономинеральных пород - алмазитов) в карбонат-углеродных и карбонат-силикат-углеродных расплавах при Р =7.0-8.5 ГПа и Т =1800-1900^оС. В них установлена фракция нанокристаллов алмаза. Граничные условия спонтанной нуклеации алмаза и зависимость плотности его нуклеации происходит при Р =5.5-8.5 ГПа и Т =1200-2000^оС. Процессы зарождения наночастиц алмазов при спонтанной нуклеации составили десятки секунд при лабильном пересыщении карбонатно-углеродных расплавов-растворов. (ИЭМ РАН)

В оливиновых нодулях или мегакристов из кимберлитов выявлен новая паркетная микроструктура, обусловленная различно ориентированными нанометровыми включениями серпентина, талька, 10Å - фазы и гидрооливина. Два последних вещества, устойчивые при высоких давлениях, впервые обнаружены в природе. Нановключения образованы путем сегрегации точечных ОН-дефектов при кристаллизации оливина в условиях мантии, которая происходила на посткристаллизационной стадии и была инициирована деформационными процессами. (ГЕОХИ РАН)

В алмазных россыпях Северо-Востока Сибирской платформы впервые установлены два типа кривогранных додекаэдроидов, отличающихся по строению, фотолюминесценции и спектрам ИК-поглощения. Первый тип по комплексу морфологических и физических характеристик близок уральским и лампроитовым (Западная Австралия) алмазам, а второй - алмазам из кимберлитовых жил. (ИГАБМ СО РАН)

Детальное изучение минерального состава редкометалльных месторождений в Монголии выявило уникальную ассоциацию минералов ниобия и тантал-ниобийсодержащих минералов титана и циркония. Показано, что наличие в системе фтора способствует образованию кубических минералов группы пирохлора, хлор-карбонатный состав флюидов приводит к осаждению низкосимметричных тантало-ниобатов – фергусонита, ферсмита, колумбита. Выявлена необычное поведение тантала при образовании массива Халдзан Бурэгтей. В минералах группы пирохлора тантал концентрируется на магматическом этапе, а при их гидротермальной перекристаллизации этот элемент частично рассеивается. При низкотемпературном метасоматозе тантал и ниобий концентрируется в титановых минералах. (ИГЕМ РАН)

Космохимия и планетология

 

Совместный анализ данных российского детектора нейтронов ХЕНД, установленного на КА «Марс Одиссей», и ряда свойств поверхности планеты показал, что измеряемые ХЕНДом на низких и средних широтах вариации потока нейтронов с поверхности, возможно, обусловлены различиями в концентрациях в поверхностном слое веществ, содержащих химически связанную воду (возможно в виде глин, гидроксидов или гидросолей). (ГЕОХИ, ИКИ РАН, NASA)

Установлено путем электрохимического определения летучести кислорода в тектитовых стеклах и спектральной оценки содержания в них Н₂ (Н₂О), что крупные ударные события на ранних этапах формирования Земли сопровождались образованием восстановленного силикатного вещества с существенной потерей Н₂О.

На основе геофизических данных КА “Галилео” построены модели внутреннего строения и агрегатного состояния водно-ледяной оболочки спутника Юпитера - Каллисто. Установлены ограничения на максимальную мощность водно-ледяной оболочки (270-315 км) и сделан вывод о возможности существования водного океана вплоть до настоящего времени.

Впервые обнаружено и обследовано место выпадения железного метеоритного «дождя» Дронино. Собранная коллекция составляет около 700 кг, включая наибольший фрагмент массой 250 кг. Это третий метеоритный «дождь», обнаруженный на территории России. (ГЕОХИ РАН)

 

Минерально-сырьевые ресурсы

 

Установлена ведущая роль газовой фазы в образовании крупных золоторудных и комплексных (Au-Pt, Au-U, Au-U-TRE-REE) гидротермальных месторождений.

 

Показано, что геохимическая специализация высокопродуктивных рудообразующих систем задаётся газовыми потоками, которыми осуществляется преимущественная транспортировка рудных и сопутствующих компонентов. Определены различные механизмы отложения рудного вещества: конденсация в системе газ-пар-кристалл или пар-кристалл, кристаллизация истинных растворов, образование коллоидных растворов и их коагуляция, синерезис, кристаллизация гелей и инверсии коллоидов в истинные растворы. Разработанные модели моногенных и полигенных газогидротермальных рудообразующих систем, связанных с глубинными источниками бассейнового и очагового типов, существенно расширяют перспективы выявления новых месторождений в Бодайбинском, Центрально-Алданском, Восточно-Забайкальском районах.

Разработана петрологическая модель формирования магматических месторождений Pd, Ni, Cu, объясняющая разделение их на никелевую и палладиевую группы. Показано, что антидромное развитие магматизма в Норильском районе усиливает несмесимость жидкостей в магмах, ведущее к образованию богатых железом ультрамафитовых дифференциатов, их хромитизации и сульфуризации, что приводит к платинометальной специализации. Богатые железом магматические дифференциаты менее устойчивы по отношению к трансмагматическим флюидам. Они образовывали магмы, несмесимые с силикатными расплавами. Платинометальность же сульфидных руд зависит от их дифференциации на медную верхнюю и никелевую нижнюю зоны. (ИГЕМ РАН)

В Забайкалье установлена новая карбонатитоносная провинция позднерифейского возраста (624-649 млн. лет). Карбонатиты, представленные бефорситами, содержат высокие концентрации РЗЭ, Sг и P. Признаки высокобарического и высокотемпературного происхождения пород, петрохимические особенности, присутствие мантийных ксенолитов с Cr-содержащими минеральными фазами свидетельствуют о выплавке из мантийного источника. (ГИН СО РАН)

Проанализировано состояние, использование и перспективы развития минерально-сырьевой базы России с учётом мировых тенденций и разработаны рекомендации по обеспечению устойчивого развития экономики страны минеральными ресурсами на среднюю и долгосрочную (20-50 лет) перспективу. (ИГЕМ РАН)

Установлено, что формирование крупных многоэтапных благороднометалльных месторождений на Северо-Востоке России обусловлено последовательным проявлением геологических событий, что привело к совмещению и реювенации гипабиссальных месторождений. Геолого-структурные, минералогические и изотопно-геохимические данные позволили обосновать плутонометаморфическую модель формирования коллизионных золото-кварцевых жильных поясов (СВКНИИ ДВО РАН). Выявлены различия химического и изотопного составов минералообразующих флюидов, формирующих золоторудные, серебро-полиметаллические и оловянные месторождения Северо-Востока России. (ИГЕМ РАН, ДВГИ ДВО РАН, ИГАБМ СО РАН)

Получены и систематизированы данные о перспективности на платинометалльное оруденение южной части Мончегорского плутона и Мончетундровского массива. Исследование изотопно-геохимических систем U/Pb, Sm/Nd и благородных газов (He, Ar и Xe) в магматических породах Мончегорского рудного района доказало единство магматического источника медно-никелевых, платинометалльных и хромовых руд. (ГИ КНЦ РАН, ИГЕМ РАН, ОАО «ЦКЭ»)