Preview

Геодинамика и тектонофизика

Расширенный поиск
Том 10, № 2 (2019)

ПАЛЕОГЕОДИНАМИКА

197-245 139
Аннотация

Вариации структуры и состава минералов из трубок Якутской кимберлитовой провинции (ЯКП) разных мантийных террейнов Сибирского кратона изучены с использованием обширной базы данных микрозондовых анализов минералов коллектива авторов (ИГМ, ИГХ, ИЗК и ИГБМ СО РАН и «АЛРОСА»), а также геохимических анализов минералов, выполненных методом индуктивно связанной масс‐спектрометрии c лазерной абляцией. Реконструирована слоистость под трубками, образованная 6– пластинами вероятного субдукционного генезиса, разделенными пироксенитовыми, эклогитовыми, метасоматическими горизонтами и линзами дунитов. Построены мантийные разрезы через кимберлитовые поля и протяженные трансекты. В пределах установленных тектонических террейнов предполагается коллаж из микроплит, возникших в раннем –среднем архее, а протяженные субмеридиональные структуры тектонических террейнов не всегда подтверждаются на мантийном уровне. Под Анабарским и Алданским щитами мантийные разрезы более грубослоисты и состоят из 3– крупных горизонтов дунитов с гнездами граната и пироксенов, разделенных ильменит‐флогопитовыми метасоматитами и пироксенитами. Террейны, представляющие шовные зоны между протократонами, как Хапчанский, часто насыщены эклогитами и пироксенитами, которые могут быть протяженными восходящими телами магматических эклогитов, прорывающих структуру мантийной лито‐ сферы (МЛ). Почти повсеместный пироксенитовый слой на уровне 3.5–.5 ГПа, вероятно, возник в раннем архее при высоком тепловом потоке при плавлении эклогитов и в дальнейшем трассировался плюмовыми расплавами. В пределах раннеархейских протократонов: гранит‐зеленокаменных террейнов –Тунгусского, Мархинского, Беректинского, Шарыжалгайского –с возрастом ~3.8–.0 млрд лет [Gladkochub et al., 2019] ман‐ тийная литосфера менее истощена и часто метасоматизирована. Далдынский и Маганский гранулит‐орто‐ гнейсовый террейны имеют слоистую структуру МЛ со складчатостью, проявленной в разрезах с севера на юг от тр. Удачной до тр. Краснопресненской и менее выраженной в широтном направлении. От Далдынского до Алакитского поля растет степень метасоматоза, щелочность пироксенов и количество флогопита. Наиболее продуктивные трубки Айхал и Юбилейная приурочены к дунитовому ядру, что сопровождается сменой специализации высокозарядных элементов Ta‐Nb на Zr‐Hf. В пределах Маганского террейна тонкослоистая структура средней и верхней части киля кратона сменяется резко истощенным продуктивным горизонтом в его основании. Мантия гранит‐зеленокаменного Мархинского террейна содержит горизонты эклогитов (часто пелитового типа), предполагающих субдукцию континентальной литосферы или осадков. В центральной и северной части Сибирского кратона в мантии преобладают структуры погружения на запад с небольшим углом. Рассмотрены особенности геохимии гранатов и пироксенов различных мантийных террейнов.

247-263 94
Аннотация
Рассматриваются термохимические мантийные плюмы, имеющие тепловую мощность 1.6·1010 Вт<N<2.7·1010 Вт и относительную тепловую мощность 1.15<Ka<1.9. Такие плюмы мы называем плюмами промежуточной тепловой мощности. Они формируются на границе ядро – мантия под кратонами в отсутствие горизонтальных свободно‐конвективных течений в мантии под ними или при наличии слабых горизонтальных мантийных течений. На основе данных лабораторного и теоретического моделирования представлена схема конвективных течений в канале плюма промежуточной тепловой мощности. Плюм поднимается (выплавляется) от границы ядро – мантия до критического уровня xкр, с которого расплав из канала плюма по каналу излияния прорывается на поверхность. Канал излияния образуется под действием силы сверхлитостатического давления на кровлю поднимающегося плюма. При уменьшении высоты массива над кровлей плюма до критического значения xкр касательное напряжение на боковой поверхности массива достигает критической величины (предела прочности) τкр. Вследствие разрушения пород массива образуется канал излияния высотой xкр, по которому расплав из канала плюма прорывается на поверхность. Представлены оценки высоты канала излияния и времени подъема плюма до критического уровня xкр. Определен объем излившегося расплава для его кинематической вязкости =0.5–2.0 м2/с. С использованием объема излияния получена зависимость глубины x, с которой расплав выносится на поверхность, от диаметра канала плюма для указанных значений . В том случае, когда x больше 150 км, расплав из канала плюма может транспортировать алмазы на поверхность. Таким образом, плюмы промежуточной тепловой мощности являются алмазоносными. На основе лабораторного моделирования определена структура течения в области сопряжения канала плюма и канала излияния для алмазоносных плюмов. Сделаны фотографии картин течения и измерены профили скорости вдоль линий тока в основном цилиндрическом канале (канале плюма) и в области сопряжения основного канала с каналом истечения. Обнаружена застойная зона, находящаяся в области сопряжения стенки канала плюма и торца, моделирующего кровлю плюма. Течение расплава в канале прорыва проанализировано как турбулентное течение в прямом цилиндрическом канале диаметром dк. Результаты экспериментального моделирования и теоретического анализа показывают, что сверхлитостатическое давление в канале плюма равно сумме напора, расходуемого на преодоление трения расплава о стенки канала излияния, и напора, расходуемого на увеличение динамического давления в нем. Получено соотношение, связывающее скорость течения расплава в канале излияния и сверхлитостатическое давление у кровли плюма.
265-288 95
Аннотация

Породы собского комплекса, слагающие основной объем Собского батолита на Полярном Урале, содержат мафические включения. На основе геологических, петрографических и петрогеохимических данных показано, что мафические включения пород собского комплекса являются родственными магматическими образованиями, близкими по своим характеристикам к автолитам. По всем характеристикам это неконтрастные к вмещающим породам образования, отличающиеся структурно‐текстурными признаками, более основным составом минералов, более основным составом пород. Контакт с породами комплекса резкий и четкий. Породы комплекса в контакте с автолитами – средне‐ и крупнозернистые массивные диориты, кварцевые диориты, то‐ налиты, породы мафических включений – мелкозернистые габбро, габбро‐диориты, диориты. Изотопно‐геохимические (U‐Pb, SIMS) данные по цирконам из мафических включений позволяют утверждать, что возраст их близок в пределах погрешности к возрасту цирконов из пород собского комплекса, вмещающих эти включения.

289-308 103
Аннотация

В статье приводятся результаты изучения морфологии, микроэлементного состава, U‐Pb и Lu‐Hf изотопных систем в цирконе из высокомагнезиального диорита Челябинского гранитоидного массива. Ана‐ литические исследования изотопных U‐Pb и Lu‐Hf‐систем и микроэлементного состава проведены с использованием масс‐спектрометрии (МС) с индуктивно связанной плазмой (ИСП) и лазерной абляцией (ЛА) проб. Установлено, что циркон образовался на последних этапах кристаллизации базитового расплава в субсолидусных условиях при низких (600–700 °C) температурах, что отличает его от циркона большинства других высокомагнезиальных пород среднего состава. Внутренняя структура циркона и концентрации элементов‐ примесей локально изменены под воздействием флюида, что привело к частичному нарушению изотопных U‐Pb и Lu‐Hf систем. По наименее измененным областям в кристаллах циркона установлен возраст кристаллизации материнского высокомагнезиального расплава 362±2 млн. лет, совпадающий с геологическими данными. Изотопный состав Hf в цирконе и данные о содержаниях в нем микроэлементов позволяют связать образование высокомагнезиального диорита Челябинского гранитоидного массива с источником смешанной мантийно‐коровой природы.

309-323 101
Аннотация

Тектономагматическая эволюция Сангиленского массива детально охарактеризована в многочисленных публикациях, в то время как источникам тепла при метаморфизме НТ/LР‐типа уделялось мало внимания. Моделирование процессов транспорта магм на верхнекоровые уровни является актуальным, так как для Западного Сангилена устанавливается связь метаморфизма НТ/LР‐типа с габбро‐монцодиоритовыми интрузиями. Статья посвящена результатам термомеханического моделирования порционного режима плавления и подъема расплавов в коре с наличием плотностных границ. Объект моделирования – Эрзинский гранитоидный массив. Показано, что в отличие от диапирового всплывания механизм подъема магмы при фракционном плавлении оказывается принципиально иным – в форме просачивания по магматическому каналу (системе кана‐ лов). Оценено, что скорости подъема диапиров в земной коре (0.8 см/год) более чем на порядок ниже скорости миграции расплава при фракционном плавлении, которая составляет 25 см/год. Показано, что этапы развития метаморфической термальной «антиклинали» могли быть обусловлены разным режимом плавления материала коры: на первом этапе –порционного типа, на втором –фракционного. Смена режимов плавления от условий плавления в «закрытой» системе к условиям фракционного плавления в «открытых» системах, вероятно, определялась тектоническими факторами. Сделаны оценки степени плавления в гранулитовом (6 об. %), гранитном (15 об. %) и осадочно‐метаморфическом (5 об. %) слое коры Сангиленского массива.

325-345 97
Аннотация

В работе рассматриваются вопросы интрудирования и становления комбинированных даек. Условно магматический минглинг разделен на две основные группы. Первая группа («плутоническая») – это небольшие базитовые включения, равномерно распределенные в объеме гранитоидных тел, либо вытянутые рои и шлейфы мелких тел. Вторая группа («комбинированные дайки») представлена композитными дайками, в пределах которых наблюдаются признаки механического смешения базитовых и кислых расплавов. Несмотря на сходство структурно‐текстурных особенностей и признаков механического смешения расплавов, обе группы имеют явные различия: пропорции объемов контрастных расплавов, длительность становления, место смешения расплавов, тектонические обстановки. Существующие модели не могут объяснить появление структур магматического минглинга в отдельных дайках. В данной работе вопросы механизмов смешения контрастных по составу расплавов рассмотрены на примере геологических объектов Западного Сангилена (ЦАСП). Рассмотрены общие и частные параметры комбинированных даек участков «Тавыт‐Даг» и «Сайзырал». Предложены модели сдвиговой дилатации и диспергирования для объяснения механизмов магматического минглинга в композитных дайках жильного типа.

347-373 103
Аннотация

На основе реконструкции термической эволюции гнейсогранитного массива Шонгчай (Северный Вьетнам) обосновано длительное существование гранитоидной магмы на глубинных уровнях земной коры (H≥25 км, Δt~20–50 млн лет). Геодинамический анализ и математическое моделирование термической истории остывания гранитоидного батолита показывают, что эта магматическая камера представляла собой термоловушку на нижнем уровне земной коры, длительное время сохранявшую остаточный гранитный расплав. Выведение этой термоловушки из квазистационарного состояния происходит в зонах трансформного скольжения литосферных плит и сопровождается тектоническим экспонированием крупных геоблоков (сегментов земной коры). В конечном итоге это приводит к трансформации батолитов в комплекс метаморфического ядра кордильерского типа, внедрению остаточных расплавов и, как следствие, – к формированию промышленных редкометалльных месторождений.

375-404 156
Аннотация

В статье проведена событийная корреляция пермотриасовых гранитов Алтайской коллизионной системы, с которыми связаны промышленные месторождения и рудопроявления (Mo‐W, Sn‐W, Li‐Ta‐Be). Мультисистемное и мультиминеральное изотопное датирование магматических пород и рудных тел (U/Pb, Re/Os, Rb/Sr, 40Ar/39Ar – методы) указывает на постколлизионное (внутриплитное) формирование рудно‐ магматических систем, длительность существования которых зависела от корово‐мантийного взаимодействия и скорости тектонического экспонирования геоблоков на верхние уровни земной коры. Рассмотрены термические истории двух РМС: 1) Калгутинского Mo‐W месторождения, связанного с редкометалльными гранит‐лейкогранитами и онгонит‐эльвановыми дайками, 2) Ново‐Ахмировского Li‐Ta месторождения, пред‐ ставленного топаз‐циннвальдитовыми гранитами, и связанными с ним во времени лампрофирами и онгонит‐эльвановыми дайками. Для этих геологических объектов проведено численное моделирование и построены модели термического остывания глубинных магматических камер гранитного состава, приводящие к остаточным очагам редкометалльно‐гранитных расплавов – петрологических индикаторов промышленных месторождений (Mo‐W, Sn‐W, Li‐Ta‐Be). Результаты моделирования показывают, что в рамках замкнутой системы со сложной многостадийной историей должен существовать нижний, подстилающий магматический резервуар. В этом резервуаре происходит длительная дифференциация родоначальной магмы, которая является источником редкометалльно‐гранитных остаточных расплавов и рудных гидротермальных флюидов.

405-457 109
Аннотация

На основе анализа известных моделей конвекции в астеносфере и мантии Земли, субдукционного и плюмового магматизма кайнозойских активных окраин западно‐тихоокеанского и калифорнийского типа и собственных материалов многолетних исследований Центрально‐Азиатского складчатого пояса (ЦАСП) рассматривается взаимосвязь плейт‐ и плюмтектонических процессов при формировании неопроте‐ розойских и венд‐палеозойских островодужных систем и активных континентальных окраин в зоне взаимо‐ действия Сибирского континента и Палеоазиатского океана (ПАО). Показано, что субдукционный магматизм активных окраин Палеоазиатского океана невозможно рассматривать отдельно от плюмового. Эти процессы взаимосвязаны и играли основную роль в истории формирования ЦАСП. В результате анализа выполненных палеогеодинамических реконструкций неопротерозоя, венда – раннего и среднего палеозоя охарактеризова‐ но 25 островодужных систем ПАО, с которыми связано формирование более 30 ареалов плюмового магматизма. Кроме того, в пределах активной окраины Сибирского континента описаны многочисленные поля разномасштабного проявления внутриплитного магматизма в рифтогенных структурах, не связанных с зо‐ нами субдукции, особенно на заключительном позднепалеозойском этапе. Все переломные этапы в истории развития ЦАСП, включая кембро‐ордовикский коллизионный, четко сопоставляются с активностью мантийных плюмов. Такое сочетание островных дуг и ареалов плюмового магматизма указывает на то, что вся эта огромная неопротерозой‐палеозойская область Центральной Азии, несомненно, была связана с деятельностью мантийных плюмов.

ТЕКТОНОФИЗИКА

459-470 83
Аннотация

Статья посвящена геологическому строению, перспективам нефтегазоносности и процессам соляного тектогенеза в Анабаро‐Хатангской седловине, расположенной на побережье моря Лаптевых. Показано, что разрез платформенных отложений в этом регионе представлен неопротерозойско‐мезозойскими осадочными комплексами мощностью до 14–15 км. Особенностью строения этой территории является наличие в разрезе раннего и среднего девона соленосной толщи и связанной с ней серии соляных куполов, формирующих в осадочном чехле перспективные в отношении нефтегазоносности объекты. С выходящими на поверхность диапирами могут быть связаны структурно‐тектонические ловушки, в то время как над погребенными куполами возможно формирование классических антиклинальных структур. С использованием разрабо‐ танных в ИНГГ СО РАН алгоритмов и программных продуктов и с учетом особенностей геологического строения исследуемой территории выполнены численные эксперименты по моделированию процессов формирования соляно‐купольных структур. Результаты численных экспериментов показали, что формирование контрастных, выходящих на поверхность куполов началось в ранней перми и наиболее интенсивно протека‐ ло в мезозое; основной рост погребенных диапиров интенсивнее всего происходил в позднем мелу и кайнозое.

471-481 102
Аннотация

Приведены точные решения упругой задачи для двух полупространств, разделенных произвольной криволинейной поверхностью. Показано, что частные решения для дилатации (интегралы Пуассона) не зависят ни от модуля всестороннего сжатия, ни от коэффициента Пуассона, а зависят только от скорости продольных волн. Эти частные решения могут быть дополнены общими решениями для несжимаемой упругой среды, и тем самым будут выполнены граничные условия жесткого контакта для суммы означенных решений. Возникает возможность сравнительно простыми вычислениями определить дивергенцию поля перемещений и свести всю задачу к исследованию уравнений типа Пуассона при известной дивергенции. Кроме того, сам прогноз объемного сжатия или растяжения имеет важное геологическое значение, так как зоны пониженного давления могут быть аттракторами флюидов.

483-506 153
Аннотация

Кластические дайки часто являются единственным свидетельством прошлых стихийных бедствий на слабообнаженных территориях, поэтому их находки исключительно важны, в том числе и для изучения землетрясений. Однако процессы, которые приводят к их формированию, многообразны, что сильно осложняет использование кластических даек для оценки сейсмической опасности в разных окружающих обстановках. Настоящая статья систематизирует главные триггеры, механизмы формирования и некоторые характерные для них признаки пластинообразных и цилиндрических геологических тел с особым акцентом на важность выявления инъекционных даек, образование которых происходит в результате внедрения разжиженного материала снизу вверх в осадочные слои вследствие действия аномально высокого порового дав‐ ления и разрывообразования. На основе ревизии известных признаков сейсмического разжижения и конкретных описаний инъекционных даек сформулировано 12 общих и 12 индивидуальных геолого‐ структурных критериев, применение которых непосредственно на обнажении позволяет достаточно точно установить их происхождение, связанное с землетрясениями, и исключить несейсмогенные триггеры. В дополнение по георадиолокационным данным, заверенным прямыми наблюдениями в канавах, выделено четыре поисковых признака, которые позволяют предварительно идентифицировать инъекционные дайки на радарограммах: трубообразная форма аномалии или сочетание трубообразной формы в нижней части с изо‐ метричной – в верхней [i]; относительно высокие значения однополярных положительных амплитуд сигналов [ii]; наличие одной и той же аномалии на соседних параллельных профилях, расположенных в пределах первых десятков метров друг от друга [iii]; стратиграфические разрывы осей синфазности на фоне их непре‐ рывного субгоризонтального положения (iv). Статья иллюстрирует возможности использования кластических даек для палеосейсмогеологических реконструкций, а именно для определения возраста и интервала повторяемости землетрясений, местоположения эпицентра, минимально возможной магнитуды и макросей‐ смической интенсивности по шкале MSK‐64. Таким образом, кластические дайки могут обеспечивать базовые геологические данные для оценки сейсмической опасности регионов, в которых рыхлые отложения, способные к разжижению, широко распространены.

СОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКА

507-539 113
Аннотация

Современная теория эволюционирующей Земли основана на комплексных изотопных данных о доступной для опробования части планеты и космических телах, в которых ключевую роль играют построения в U‐Pb изотопной системе. Теория тестируется разработанной изотопной систематикой источников океанических базальтов. Происхождение вулканических пород континентов часто трактуется в терминах изотопной систематики океанических базальтов. Однако такие интерпретации, как правило, содержат противоречия, вытекающие из различий истории становления и ныне существующих различий в динамике мантии океанов и континентов. Под океанами мантийный материал давно утратил связь с поверхностными структурами Земли; под континентами такая связь нередко устанавливается. Характер эволюции глубинных процессов под континентами остается неопределенным и, по аналогии с океанами, требует расшифровки в терминах компонентов мантийных источников вулканических пород. В современных литосферных плитах Земли различаются области шириной от сотен до тысяч километров, характеризующиеся высокой скоростью деформаций и, следовательно, по меньшей мере, на один – два порядка пониженной вязкостью относительно внутренних стабильных частей плит, что придает им особый структурный статус «рассеянных плитных границ». Изотопно‐геохимические исследования вулканических пород регионов нестабильной Азии выявили различный характер компонентов источников, для которых были предложены частные интерпретации. В настоящей работе определяется генеральная систематика источников вулканических пород новейшего геодинамического этапа Азии по оценке времени инкубации их материала на диаграмме 207Pb/204Pb–206Pb/204Pb. Обозначаются два домена: один – с низким 238U/204Pb (LOMU), производный вязкой протомантии (VIPMA), другой – с повышенным 238U/204Pb (ELMU). Мантийные домены эволюционировали от первичного материала Земли во временных интервалах 4.51–4.36 млрд лет назад, 4.0–3.7 млрд лет назад, 2.9–2.6 млрд лет назад, 2.0–1.8 млрд лет назад, около 0.66 млрд лет назад и <0.09 млрд лет назад. Расплавные аномалии источников ELMU характеризуют нестабильную мантию Южной Азии, расплавные аномалии источников LOMU – мантию Японско‐Байкальского геодинамического коридора области перехода от нестабильной мантии Азии к ее стабильному ядру. Позднекайнозойская эволюция Японско‐Байкальского геодинамического коридора привела к рассечению домена LOMU Чеджу‐Витимской линией источников ELMU.

541-559 97
Аннотация

Проведен комплексный анализ характеристик самоподобия сейсмичности и сети разломов в пределах Сихотэ‐Алиньского орогенного пояса и прилегающих территорий. Установлено, что основные осо‐ бенности сейсмичности определяются коровыми землетрясениями. Дифференциация исследуемой территории по плотности эпицентров и величине фрактальной размерности поля эпицентров (De) показывает, что наиболее активные участки земной коры связаны с Харпийско‐Курско‐Приамурской зоной, с северной частью Буреинского массива и Монголо‐Охотской складчатой системой. Анализ значений наклона графика повторяемости землетрясений (b) показывает, что наибольшие его величины соответствует районам наибольшей сейсмической активности: северной части Буреинского массива и, в меньшей степени, – Монголо‐Охотской системе. Повышенные значения фрактальной размерности разломной сети (Df) соответствуют складчатым системам (Сихотэ‐Алиньской и Монголо‐Охотской), а пониженные – впадинам и прогибам (Среднеамурская, Удский и Торомский). Сопоставление результатов фрактального анализа сети разломов с данными по современному напряженно‐деформированному состоянию показывает их общую приуроченность к областям интенсивного современного сжатия. Соответствие поля параметра b для верхнекоровых землетрясений и поля размерности сети разломов Df указывает на общую согласованность самоподобного распределения магнитуды (энергии) землетрясений и фрактального распределения размеров разрывных нарушений. Полученные результаты показывают, что параметры самоподобия являются важной количественной характеристикой в сейсмотектонике и могут использоваться при неотектоническом и геодинамическом анализе.

561-567 91
Аннотация

Тектоническая активность разломных зон севера о. Сахалин представляет опасность для промышленной инфраструктуры разрабатываемых месторождений углеводородов. Повышенным уровнем фоновой сейсмичности в последние годы характеризуется Хоккайдо‐Сахалинский разлом, одним из сегментов которого является Гаромайский активный разлом. При исследовании проявлений региональных деформаци‐ онных процессов важен не только анализ сейсмической активности, но и количественная оценка динамики накопления деформаций в разломных зонах. Для изучения современной геодинамики Гаромайского разлома в районе его пересечения магистральными нефтегазопроводами создана локальная сеть GPS/ГЛОНАСС наблюдений. Ежегодные периодические измерения 2006–2016 гг. позволили установить характер деформи‐ рования земной поверхности и получить количественные оценки скоростей смещений, вызванных тектонической активностью разломной зоны. За период наблюдений значимых смещений крыльев разлома не выявлено. В ближайших окрестностях разломной зоны наблюдаются разнонаправленные горизонтальные смещения со скоростью до 1.6 мм/год и поднятие в виде изгиба земной поверхности со скоростью 3.4 мм/год. Такая картина смещений является отражением локальных деформационных процессов в зоне разлома. Максимальные скорости деформаций 1110–6 в год приурочены к западному крылу разлома. Разлом разграничивает переход от пониженных скоростей деформаций на восточном крыле к более высоким на западном. В отличие от общей региональной обстановки сжатия, характерной для севера о. Сахалин, зона Гаромайского разлома в настоящее время находится в преобладающих условиях растяжения. Выявленные скорости относительных деформаций в окрестности разлома позволяют отнести его к категории «опасные».



Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2078-502X (Online)