В развитии теории Земли ключевую роль играют сравнительные исследования орогенов, рифтов и платформ в экваториальных, умеренных и высоких широтах Азии и сопредельной Арктики. Современная форма трехосного асимметричного кардиоидального эллипсоида на планете обусловлена ее новейшей (позднефанерозойской) геодинамической эволюцией, начавшейся в Арктике, а затем – в Азии. На новейшем геодинамическом этапе в Арктике был запущен механизм растяжения литосферы, в Азии – механизм сжатия, сочетающегося с растяжением. Cтатьи по этой тематике представлены в специальном выпуске журнала «Геодинамика и тектонофизика».

На основе российских сейсмических профилей, полученных в рамках проектов Арктика-2011, Арктика-2012 и Арктика-2014, составлена новая тектоническая схема Арктического океана. Приведены результаты интерпретации многих сейсмических профилей, представлена новая сейсмостратиграфия для Арктического океана. Основные выводы сделаны на основе интерпретации сейсмических профилей и на базе анализа региональных геологических данных. Показано, что рифтовые системы в пределах морей Лаптевых, Восточно-Сибирского и Чукотского были образованы не раньше аптского времени. Дано описание геологического строения бассейнов Евразийского, Подводников, Толля, Макарова и других. На основе синтеза всех данных получена следующая модель истории Арктического океана. 1. Канадский бассейн был образован до аптского времени (вероятно, в готериве-барреме). 2. В апте-альбе были крупномасштабные тектонические и магматические события: плюмовый магматизм был в районе поднятия Де-Лонга, на хребте Менделеева и в других областях. Континентальный рифтинг произошел сразу после окончания Верхоянско-Чукотской орогении и рифтинг был на шельфе морей Лаптевых, Восточно-Сибирского, Северо-Чукотского и Южно-Чукотского и на поднятии Чукотского плато; одновременно континентальный рифтинг начался в бассейнах Подводников и Толля. 3. В позднем мелу рифтинг, возможно, продолжился в бассейнах Подводников и Толля. 4. В конце позднего мела и в палеоцене в ходе рифтинга был образован бассейн Макарова; локальный спрединг океанической коры при формировании бассейна Макарова не исключен. 5. Евразийский бассейн начал образовываться в начале эоцена. Наша модель геологической истории Арктического океана является предварительной и дискуссионной. В целом, мы показали связь континентальных рифтовых систем на шельфах с историей раскрытия Арктического океана.

По данным об эволюции расплавных аномалий в контексте орогенеза, рифтогенеза, движения и взаимодействия литосферных плит развита обобщающая модель глубинной динамики Азии, в которой важнейшую роль играли первичные Гобийская, Байкальская и Северо-Забайкальская расплавные аномалии переходного слоя и вторичные Хангайская, Саянская и Северо-Байкальская расплавные аномалии верхней мантии. Предполагается, что первичные расплавные аномалии формировались в начале новейшего геодинамического этапа (около 90 млн лет назад) в результате нарушения переходного слоя нижнемантийными потоками из-за лавинного обрушения слэбового материала, который стагнировал под закрывшимися фрагментами Солонкерского, Урало-Монгольского палеоокеанов и Монголо-Охотского залива Палеопацифика, а вторичные получили развитие в связи с процессами раннесреднемиоценовой структурной перестройки в зонах Тихоокеанско-Азиатского и Индо-Азиатского взаимодействия. Первичные расплавные аномалии служили в качестве главного фактора пространственного распределения усилий и процессов новейшего геодинамического этапа, а вторичные явились следствием движения литосферы относительно первичных аномалий и способствовали развитию орогенеза и рифтогенеза. Японско-Байкальский геодинамический коридор сдерживался латеральными зонами конвергентного взаимодействия Индостана и Азии на юго-западе и Северной Америки и Азии на северо-востоке. В латеральных зонах сдерживания позднефанерозойские палеослэбы и восходящие мантийные потоки были зафиксированы в переходном слое и верхней мантии без разрушения астеносферными потоками.

Проведены геолого-структурные и геоморфологические исследования зон разломов восточной части Иркутского амфитеатра – зоны сочленения Ангаро-Ленского поднятия и Предбайкальского прогиба. Анализ парагенезов разрывов, складок и реконструкции палеостресса показали, что синскладчатые (среднепалеозойские) разломы представлены надвигами, взбросами и взбросо-сдвигами, сформированными при воздействии сжатия со стороны сопредельной складчатой области. Формирование разломов в новейшее время, напротив, происходило в условиях растяжения осадочного чехла. Разломы этого этапа представлены главным образом сбросами. Хрупкие и, частично, пликативные деформации чехла платформы в позднем кайнозое происходили в условиях растяжения СЗ–ЮВ направления, наиболее ярко выраженного в соседнем Байкальском рифте. Зона динамического влияния дивергентной границы между Сибирским блоком Северо-Евразийской плиты и Забайкальским блоком Амурской плиты, таким образом, простирается внутрь платформы далеко за границы горной области. Важным фактором формирования разломов являются дифференцированные вертикальные движения блоков платформы, в происхождении которых могли участвовать процессы перетекания солевых толщ. В позднекайнозойских впадинах движения по отдельным разломам происходили в позднем плейстоцене – голоцене.

Проведено исследование затухания сейсмических волн в земной коре и верхней мантии трех крупных рифтовых систем мира: Байкальской рифтовой системы (Евразия), Северо-Танзанийской дивергентной зоны (Африка) и Провинции Бассейнов и Хребтов (Северная Америка). По записям прямых и кода-волн региональных землетрясений с использованием теории однократного рассеяния [Aki, Chouet, 1975], гибридной модели [Zeng, 1991] и подхода [Wennerberg, 1993] рассчитаны значения сейсмической добротности (Q_C), частотного параметра (n), коэффициента затухания (δ), общего затухания (Q_T), а также проведена оценка вклада двух компонент затухания – внутреннего затухания (Q_i) и затухания вследствие рассеяния на неоднородностях среды (Q_sc) – в общее затухание. Значения Q_C показывают высокую зависимость от частоты в диапазоне 0.2–16.0 Гц и длины окна обработки коды. Наблюдаемое увеличение Q_C с увеличением длины окна обработки коды может быть интерпретировано как проявление уменьшения затухания с глубиной. Сопоставление глубинных вариаций коэффициента затухания δ и частотного параметра n со скоростным строением регионов говорит о приуроченности изменений в затухании сейсмических волн к скоростным границам в среде. Вместе с тем опыт такого сопоставления показывает, что результаты оценки глубинных вариаций параметров затухания в значительной степени зависят от применяемой скоростной модели среды. Латеральные вариации затухания сейсмических волн коррелируют с геологическими и геофизическими характеристиками регионов, при этом затухание зависит в первую очередь от сейсмической активности и теплового потока региона. Геологическая неоднородность среды и возраст консолидации коры являются факторами второго порядка. Расчет внутреннего затухания (Q_i) и затухания вследствие рассеяния сейсмических волн на неоднородностях среды (Q_sc) для рассматриваемых рифтовых систем показал, что для всех трех регионов наибольший вклад в общее затухание дает внутреннее затухание. Полученные характеристики затухания сейсмических волн для трех разных рифтовых систем в целом согласуются между собой, что может свидетельствовать о сопоставимых по уровню процессах модификации литосферы в разных рифтовых зонах.

Физико-геологические модели (ФГМ) являются неотъемлемой частью всех этапов геологоразведочных работ. Без формирования и исследования ФГМ невозможно получить целостную структуру признаков отражения поискового объекта в физических полях. Помимо этого, разработка такого рода моделей позволяет решать и обширный круг задач по обоснованию элементов методики работ, а также технологии интерпретации полевых материалов. Основными элементами строения ФГМ месторождений полезных ископаемых являются структурно-вещественные комплексы (СВК), характеризующиеся определенными значениями геометрических и физических параметров. С целью разработки ФГМ месторождений алмазов, контролируемых зоной среднепалеозойского траппового магматизма Вилюйского палеоавлакогена, в период с 2002 по 2016 г. проведены петро-, палеомагнитные и геохимические исследования СВК трубки Нюрбинской Накынского кимберлитового поля Среднемархинского района: терригенно-карбонатных пород позднего кембрия моркокинской Є₃mrk и олдондинской Є₃–O₁ol свит, долеритов вилюйско-мархинского интрузивного комплекса βPZ₂vm, автолитовых кимберлитовых брекчий накынского интрузивного комплекса iPZ₂nk, а также песчаников ранней юры укугутской свиты J₁uk. В результате получена важная информация по широкому спектру петромагнитных параметров и палеомагнетизму СВК месторождения, элементному химическому составу ферромагнитных минералов и т.д., которую целесообразно использовать для обнаружения перспективных на присутствие кимберлитовых тел участков в пределах Вилюйско-Мархинского дайкового пояса. Исследованиями уточнен палеомагнитный полюс для позднего кембрия Сибирской платформы (широта Φ=–35°, долгота Λ=136° и доверительные интервалы dp/dm=3.5/6.9°), а также рассчитаны полюсы по кимберлитам (Φ=–11.5°, Λ=111.2°, dp/dm=3.5/7.5°) и дотрубочным базитам (Φ=–14.6°, Λ=117.4°, dp/dm=3.7/7.1°). Разработанная на основе палеомагнитных данных динамическая ФГМ месторождения трубка Нюрбинская свидетельствует о существовании позднесилурийской – раннедевонской (S₂–D₁) эпохи кимберлито- и траппообразования, что расширяет перспективы обнаружения новых коренных месторождений алмазов на Сибирской платформе.

Роль рифтогенеза в формировании современной структуры Монголо-Охотского орогена чрезвычайно велика, но до сих пор для рассматриваемой территории недооценивалась. На современном уровне исследований неоднократный рифтогенез на востоке Азии объясняется комбинацией глубинных физико-химических литосферных процессов и взаимодействием плит – Изанаги, Евразийской и Тихоокеанской. Глубинной причиной рифтогенеза считается апвеллинг астеносферы, возникавший из-за существенных различий в мощности литосферы, достигавшей 150–200 км под кратонами и лишь 100 км под орогенными поясами. Предполагается, что мантийные плюмы контролировали рифтогенез, вулканизм и тепловой режим. Ранее структуры, обрамляющие Монголо-Охотский ороген с севера и юга, относились к наложенным или краевым прогибам. На современном уровне исследований доказано широкое распространение рифтогенных позднемезозойских структур, которые формировались после коллизии Сибирского и Северо-Китайского кратонов, в Центрально-Азиатском орогенном поясе. Обобщение новых материалов геолого-съемочных работ, геохимических исследований вулканитов позволило обосновать рифтогенную природу прогибов, окаймляющих Монголо-Охотский ороген с севера и юга. С севера это Зейско-Удский (или Удский) прогиб, а с юга – Норско-Селемджинский (рис. 1, рис. 2). Дана их геолого-геофизическая характеристика. Отмечено омоложение возраста рифтогенных вулканитов с запада на восток. Позднемезозойский рифтогенез широко проявился в Северо-Восточной Азии от оз. Байкал до Сихотэ-Алиня по широте и от Южно-Якутских впадин до Северного Китая по долготе. Им охвачена территория более 2 млн км². Он проявился в виде внутриконтинентальных рифтов разного направления, вулканических провинций и структур растяжения вдоль крупных сдвигов [Ren et al., 2002]. В частности, вдоль Джагдинского звена Монголо-Охотского коллизионного орогена сформировались Удский с севера и Норско-Селемджинский с юга краевые рифтогенные прогибы, демонстрируя смену фазы сжатия фазой растяжения в этом регионе. Проявления рифтогенеза могут быть обусловлены глубинными физико-химическими процессами, образованием плюмов [Yarmolyuk et al., 2000] и результатами взаимодействия Тихоокеанской и Евразийской литосферных плит. Отмеченное омоложение возраста проявления вулканической активности с запада на восток объясняется смещением зоны субдукции в этом направлении. Таким образом, анализ региональных и глобальных геологических событий с использованием новых данных бурения, геохронологического датирования вулканитов позволил охарактеризовать позднемезозойский этап рифтогенеза на флангах Джагдинского звена Монголо-Охотского коллизионного орогена.

Охарактеризована неотектоника, новейшие и современные тектонические напряжения Сахалина для установления их различия в Амурской и Охотской микроплитах, граница между которыми приурочена к меридиональному крупнейшему Центрально-Сахалинскому (Тымь-Поронайскому) разлому (рис. 1). Составлена структурно-геоморфологическая карта (рис. 2), на которой выделены три продольные зоны – западная и восточная зоны поднятий, разделенные Центрально-Сахалинской протяженной впадиной. Неотектонические напряжения, изученные комплексом тектонофизических и структурных методов на Южном Сахалине (рис. 3–6; табл. 1), показали, что оси максимальных и минимальных сжимающих главных нормальных напряжений регионального уровня ориентированы преимущественно субгоризонтально (рис. 5, Д). На Северном и Центральном Сахалине неотектонические напряжения восстановлены структурно-геоморфологическим методом. Оси сжатия ориентированы субширотно, с тенденцией северо-восточного простирания на Северном Сахалине (рис. 7, А), а оси растяжения – субмеридионально; на Северном Сахалине, соответственно, они ориентированы в северо-западном направлении. В результате изучения неотектонических напряжений составлена схема новейшей геодинамики Сахалина (рис. 7, Б). На ней показано районирование областей с разной геодинамической обстановкой формирования разломов в новейший этап. Анализ современных тектонических напряжений по механизмам очагов землетрясений, характеризующих события 1978–2015 гг. (рис. 8), показал, что на Сахалине доминируют современные напряжения с субширотной пологой ориентировкой оси девиаторного сжатия и субмеридиональной, также пологой, ориентировкой оси девиаторного растяжения на севере острова и частично на севере Южного Сахалина (рис. 8). Запад и центр Южного Сахалина, включая восточную часть Татарского пролива, характеризуются крутыми осями девиаторного растяжения, обеспечивающего геодинамический режим горизонтального сжатия и развитие взбросовых структур. Широтные границы областей с неустойчивыми ориентировками девиаторных осей сжатия и растяжения современного поля напряжений близки к границам областей с разной геодинамической обстановкой формирования разломов в новейший этап, что подтверждает объективность выделения этих областей. Выявленная относительная однородность неотектонического и современного полей напряжений Южного Сахалина не дает основания различать напряженное состояние коры с разных сторон от Центрально-Сахалинского разлома и, как следствие, не позволяет проводить по этому разлому границу между Амурской и Охотской плитами на Южном Сахалине. Наиболее вероятным представляется то, что на юге района она совпадает с Западно-Сахалинским разломом, а на Центральном и на Северном Сахалине материалы, полученные проведенными исследованиями, не противоречат границе, проведенной Л.А. Савостиным [Savostin et al., 1982].

Рифтовые структуры рассматриваются как элементы общего структурного парагенеза деформаций земной коры и литосферы различного кинематического типа. Большинство рифтовых систем связаны с зонами сдвиговых деформаций, в которых наряду со сбросо-раздвиговыми структурами проявлены сдвиги и структуры сжатия. Закономерный структурный рисунок поверхности Земли и его связь с распределением плотностных неоднородностей мантии отражают деформацию Земли как трехосного эллипсоида вращения.