• ИГМ СО РАН
    Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева
    Сибирского отделения Российской академии наук
  • Поиск и разведка месторождений твердых полезных ископаемых
    Проведение научно-методических и научно-исследовательских работ на всех этапах
    поиска, разведки и разработки месторождений твердых полезных ископаемых
  • Центральный Сибирский геологический музей
    Крупнейший за Уралом геологический музей. Более 10 000 образцов, характеризующих 1154 минеральных вида, эталонные коллекции горных пород и руд из более чем 150 месторождений Сибири и Дальнего Востока.
  • Эколого-геохимические исследования
    Проведение эколого-геохимических экспертиз,
    ведение экологического мониторинга окружающей среды
  • Экспериментальная минералогия и рост алмазов
    ИГМ СО РАН — один из мировых лидеров
    по исследованию процессов кристаллизации алмаза
  • Национальные проекты России "Наука и университеты"
    Национальные проекты России "Наука и университеты"

Наши партнеры

ИГМ СО РАН является подрядчиком по заказам РосНедра, МПР РФ, а также крупнейших недропользователей Российской Федерации

  • Polyus Gold International

Лаборатория рудообразующих систем (214)

Заведующий лабораторией

Кандидат геолого-минералогических наук Неволько Петр Александрович

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Борисенко Александр Сергеевич

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает более 20 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 3 доктора геолого-минералогических наук, 11 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

Заведующий лабораторией Неволько П.А. тел: +7-913-717-54-02, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Методы и методики

А) Методы:

  • оптическая диагностика рудных и породоборазующих минералов в проходящем и отраженном свете;
  • минераграфическое описание аншлифов;
  • петрографическое описание шлифов;
  • минералогический анализ шлиховых концентратов;
  • изучение минерального состава руд с помощью сканирующего электронного микроскопа и микрозонда;
  • термобарогеохимические исследования флюидных включений в минералах;
  • физико-химическое (термодинамическое) моделирование с помощью пакета программ “HCh” (МГУ), WATEQ4F (US Geological Survey), PHREEQC (US Geological Survey);
  • извлечение поровых вод из ненарушенных кернов донных отложений с помощью гидравлического пресса;
  • ступенчатое выщелачивание с определением форм нахождения элементов во фракциях природных веществ (торф, почва, донные осадки, грунты);
  • определение сорбционных характеристик природных веществ (торф, почва, донные осадки, грунты);
  • применение методов многофакторной статистической обработки данных при изучении геохимических процессов с использованием языка программирования R;

Б) Методики:

  • комплексное изучение вещественного состава руд и пород (минеральный состав, основные и примесные компоненты);
  • определение физико-химических параметров формирования месторождений;
  • определение возраста формирования оруденения;
  • создание генетических моделей месторождений;
  • моделирование рудообразующих процессов;
  • определение типоморфных и типохимических характеристик самородного золота;
  • прогнозирование коренного оруденения по россыпям;
  • шлихоминералогические поиски;
  • оперативная литогеохимическая площадная съемка;
  • газортутная атмогеохимическая съемка;
  • оценка рудоносности гранитодиных интрузий по комплексу топоминералогических признаков;

Инфраструктура

Лаборатория рудообразующих систем располагает рядом специализированного оборудования для проведения фундаментальных и прикладных исследований рудных месторождений:

  • бинокулярные микроскопы, оборудованные цифровыми фотокамерами;
  • поляризационные микроскопами, позволяющими проводить определение минералов в проходящем и отраженном свете;
  • компьютерные программы “Chiller” и “Gem-Selektor-3” с термодинамическими базами данных SUPCRT,92, Soltherm-98, Slop-1998-2016;
  • Eh-рН-TDS метры портативные и стационарные, вакуумный насос, муфель и шкафы сушильные, центрифуга, установка для отжима поровых вод;
  • собственный комплекс шлифовального, полировального и камнерезного оборудования для обработки каменного материала и изготовления препаратов;
  • портативный газортутный анализатор РА-915М, позволяющий в полевых условиях в режиме "онлайн" измерять пары ртути в почве.
  • портативная минилаборатория РФА анализа X-5000, позволяющая в полевых условиях проводить определения с высокой точностью измерений, а также низкими пределами обнаружения. Компактный анализатор X-5000 требует минимальной подготовки образца и отвечает всем стандартам горно-геологической отрасли промышленности
  • мобильная буровая установка КМ-10И, оснащенная шнековыми снарядами, позволяющее осуществлять бурение скважин в рыхлых отложениях глубиной до 10 метров без промывки
  • дробилка портативная RC-1 для размалывания пород в полевых условиях, оснащенная двигателем внутреннего сгорания

Важнейшие достижения за 5 лет

ГЛАВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ-ПРИМЕСИ САМОРОДНОГО ЗОЛОТА И СВЯЗЬ ИХ С УСЛОВИЯМИ ЕГО ОБРАЗОВАНИЯ НА ПРИМЕРЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ СКЛАДЧАТЫХ ПОЯСОВ АЗИИ

Изучены уровни концентраций элементов-примесей (Ag, Cu, Hg) в золоте золоторудных месторождений, связанных со скарнами и черносланцевыми отложениями (Алтае-Саянская складчатая область (АССО)), Северный Вьетнам), золотосодержащих плутоногенных Cu-Mo-порфировых (АССО) и вулканогенных колчеданных (Рудный Алтай, Урал, Северный Вьетнам). Проведенный анализ золоторудной минерализации в указанных типах месторождений показывает, что наряду с разным составом их продуктивных минеральных ассоциаций отмечается и различие в составе золота. Во всех изученных месторождениях серебро является наиболее распространенной примесью золота, однако величины содержаний Ag сильно различаются и даже в одном типе месторождений могут изменяться в широких пределах. Cодержание Ag в золоте зависит не только от содержания его в гидротермальных растворах, но и контролируются рядом независимых параметров – активностью (фугитивностью) S, температурой, солевым составом и pH растворов. Закономерное понижение пробности самородного золота от ранних его генераций к поздним в месторождениях с сульфидным составом руд связано с понижением температуры и массовым образованием сульфидов, что приводит к уменьшению активности серы в растворах и отложению серебра в самородном золоте, а не в сульфидах. В золоте поздних стадий многих изученных месторождений установлены повышенные содержания Hg, а в ранних, более высокотемпературных, концентрируется медь. Повышенные содержания меди в золоте помимо температуры его образования определяются его содержанием в гидротермальных растворах, о чем свидетельствует связь такого золота с месторождениями базит-гипербазитовых комплексов, а также с медно-скарновыми и медно-порфировыми. В целом механизм формирования золота разного химического состава достаточно сложен и коррелирует в какой-то мере с температурой его образования, а спектр элементов-примесей часто зависит от формационной принадлежности золоторудного объекта, от связи его с тем или иным магматическим комплексом.

ГИДРОГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ НАКОПЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ПРИРОДНЫХ ВОДАХ И ИХ СВЯЗЬ С ОРГАНИЧЕСКИМ ВЕЩЕСТВОМ

В рамках выполнения проекта РНФ 15-17-10003 создана геоинформационная база данных химического и органического состава вод и донных отложений 300 объектов (озерно-болотных систем) юга Сибири, Северного Казахстана и Западной Монголии. Для более 50 из них проанализированы поровые воды с разных горизонтов кернов (всего изучено более 800 проб воды и 200 проб донных отложений и торфа). Подчеркнем, что определение содержание Cорг., ФК и ГК (фульво- и гуминовых кислот) в 150 пробах воды и 50 пробах торфа не является тривиальной задачей, тогда как в последние десятилетия доказано, что коррекция на их присутствие в объектах окружающей среды критически необходима для выяснения поведения макро- и микрокомпонентов как в растворе, так и в твердой фазе. Выполнено физико-химическое моделирование гидрогеохимических процессов в присутствии природных высокомолекулярных органических кислот (акцент сделан на болотах) и растворах с высокой концентрацией солей (озера аридной климатической зоны). Для этого созданы базы термодинамических данных для специфических минералов (солей), форм нахождения элементов в растворах (комплексов и ионов), разработана методология учета комплексообразования с ФК и ГК с помощью подмодели VirDis, решена задача выделения признаков подобия поведения элементов в гумидной и аридной климатических зонах. Например, при измеренных pH-Eh, общих концентрациях элементов в растворе, рассчитаны формы их нахождения для предсказания смещения констант растворимости минералов. Оказалось, что заметное влияние присутствие ГФК оказывает на накопление в воде ионов Fe, Mn, Al, Zn, Pb, Cu, As. Эти процессы являются наиболее интенсивными в лесных и лесостепных ландшафтах по сравнению со степной зоной, где образование вторичных минералов является главным фактором, определяющим снижение концентраций таких ионов как Са, Mg, Ва, НСО3-, SO42-, В, Li. Рассчитаны пределы испарения вод, когда традиционно считаемые консервативными ионами Na+ и Cl- переходят в твердую фазу (в зависимости от солевой нагрузки, т.е. ионной силы растворов).

ОПЫТНО-МЕТОДИЧЕСКАЯ ГАЗОРТУТНАЯ СЪЕМКА НА НОВОЛУШНИКОВСКОМ ЗОЛОТОРУДНОМ МЕСТОРОЖДЕНИИ (САЛАИРСКИЙ КРЯЖ)

Детальное изучение минерального состава руд месторождения золота Новолушниковского и определение химического состава рудных минералов показало наличие ртуть-содержащих блеклых руд и самородного золота. Значительные концентрации ртути в этих минералах (до 20 масс.%) послужили предпосылкой для проведения опытно-методической газортутной съемки на площади месторождения. Проведенная опытно-методическая газортутная съемка на площади Новолушниковского месторождения показала высокую эффективность при обнаружении слепых рудных тел. Применение атмогеохимических методов поиска, с учетом их оперативности и низкой себестоимости, может существенно облегчить поисковые работы на месторождениях цветных и благородных металлов, в рудах которых в той или иной степени проявлена ртутная минерализация. Полученные данные служат доказательством высокой эффективности газортутного атмогеохимического метода, особенно применительно к "закрытой" территории Новосибирской области

Карта аномалий концентрации паров ртути (слева) и карта аномалий концентрации паров в ртути со значениями более 100 мг/м3, совмещенная с фрагментом схематической геологической карты Новолушниковского месторождения (справа)

Информационная справка

Лаборатория рудообразующих систем была сформирована в 2017 году на базе и из числа сотрудников лаборатории рудно-магматических систем и металлогении, которую долгое время возглавлял Борисенко Александр Сергеевич. Его богатый профессиональный опыт и сформированная за длительное время металлогеническая школа нашли свое место в новой лаборатории, где он является научным руководителем. Основными объектами исследования лаборатории являются рудные месторождения широкого спектра полезных ископаемых. Кадровый состав лаборатории представляет собой сбалансированный коллектив, который позволяет проводить изучение рудных месторождений начиная от геологического картирования до изучения вещественного состава, определения физико-химических параметров формирования и заканчивая численным моделированием. Работы, выполняемые сотрудниками лаборатории, носят как фундаментальный, так и прикладной характер и могут быть востребованы на всех стадиях геологического изучения недр.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория моделирования динамики эндогенных и техногенных систем (213)

 

1

Заведующий лабораторией

Кандидат геолого-минералогических наук Богуславский Анатолий Евгеньевич 

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Шарапов Виктор Николаевич 

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 19 сотрудников, имеющих большой опыт фундаментальных исследований, в том числе: 3 доктора геолого-минералогических наук, 6 кандидатов геолого-минералогических и физико-математических наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

Богуславский Анатолий Евгеньевич (383) 330-45-02, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

Шарапов Виктор Николаевич (383) 333-30-86, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 Методы и методики

 

Инфраструктура

Химические лаборатории для проведения экспериментальных и аналитических работ. Комплекс различной техники для оптической микроскопии, в том числе поляризационные микроскопы высокого увеличения; оборудование для подготовки образцов и препаратов; оборудование для проведения полевых работ; современная компьютерная техника.

Уникальный комплекс оригинальных программ, созданных в лаборатории при участии сотрудников СО РАН:

Porodynamics – программа для моделирования динамики гетерофазных многокомпонентных флюидо-насыщенных пористых сред. Программа позволяет моделировать движение флюидных и флюидомагматических потоков по магматическим каналам и эффекты акустического или сейсмического воздействия на них. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель многоскоростной динамики, полученную в рамках метода законов сохранения. Вычислительный алгоритм основан на методе WENO-Рунге-Кутты высокого порядка точности. Параллельный релиз программы используется для проведения расчетов на суперкомпьютерах ССКЦ ИВММГ СО РАН и МСЦ РАН. Программа создана совместно с сотрудниками ИМ СО РАН и ИВММГ СО РАН. Свидетельство Роспатента № 2013616396.

MAix-2V - программа для моделирования нестационарной динамики гетерофазных компактирующих многокомпонентных сред. Программа позволяет моделировать процессы тепломассоперенос в магматических каналах и промежуточных камерах. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель двухскоростной гидродинамики, полученную в рамках метода законов сохранения, и учитывает весь спектр диссипативных процессов. Результаты гидродинамических расчетов используются для минералогического анализа с помощью физико-химического моделирования на основе ПК Селектор-С. Вычислительный алгоритм основан на методе WENO-Рунге-Кутты высокого порядка точности. Параллельный релиз программы используется для проведения расчетов на суперкомпьютерах ССКЦ ИВММГ СО РАН и МСЦ РАН. Программа создана совместно с сотрудниками ИВММГ СО РАН.

MAix-2D – программа для моделирования динамики крупномасштабных структур в верхней мантии и литосфере. Программа реализует 2D модель односкоростной гидродинамики высоковязкой среды. Отличительной особенностью MAix-2D является возможность учета всех фазовых переходов в верхней мантии и литосфере, заданных посредством фазовой диаграммы. Вычислительный алгоритм основан на методе контрольного объема и модифицированной процедуре SIMPLE. Численная модель позволяет учитывать слоистую структуру литосферы с выделением земной коры. При учете плавления в задаваемой фазовой диаграмме модель рассчитывает область частичного плавления и формирования астеносферноых зон. 

Fracdynamics – программа создается для моделирования процесса трещинообразования в гетерофазных пористых сред. Программа позволит моделировать формирование магматических каналов в ослабленных зонах литосферы и тепломассоперенос в них многокомпонентных флюидов. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель многоскоростной динамики, полученную в рамках метода законов сохранения. Вычислительный алгоритм основан на методе TVD-Рунге-Кутты высокого порядка точности.

Kanal и R_Kamera - программы для моделирования динамики сублимации мантийных пород и конденсации компонентов магматогенных газов над мантийным магматическим очагом. Результаты расчетов используются для анализа минералогического состава пород с помощью ПК Селектор-С. Программа создана совместно с сотрудниками ИТПМ СО РАН.

Terra55 - программа термобарометров для мантийных пород. Содержит 48 термометра 44 барометра (7 оригинальных) и 8 оксибарометров (Ащепков), позволяет по микрозондовым анализам (12 компонентов) основных минералов (Opx, Cpx, Ol, Sp, Gar, Ilm, Amf) в мантийных парагенезисах рассчитывать одновременно до 12 пар термометров и барометров и записывать их в матрицу (CSV) одновременно с составами 5 минералов. Кроме того, рассчитываются Fe# для сосуществующего с каждым минералом оливина и другие параметры. Каждая ассоциация рассчитывается индивидуально с последующей записью результатов. Массивы неограниченны. Аналогичные программы (Finnerty, 1993; Smith, 1999) считают обычно один метод индивидуально для каждой ассоциации. По сравнению с расчетами в специальных версиях электронных таблиц (TP Mantle, PTX и другие) (Nimis, 2000; Bulatov, 2008; Beyer, 2016) преимущество в скорости счета и итерационном способе решения. Скорость счета Terra55 – менее минуты на 10 пар PT(Fo2) для массива из 70000 анализов. Данные расчетов из Terra55 импортируются в любые статистические и графические программы.

 

Важнейшие достижения за 5 лет

1. Установлена и охарактеризована металлогеническая роль пород и флюидов платформенного чехла Сибирской платформы в пространственном распределении рудных месторождений, связанных с трапповой формацией. Сотрудники лаборатории являются авторами оригинального подхода в создании комплекса взаимно согласованных математических и численных моделей мантийно-коровых рудно-магматических систем. На основе неравновесной термодинамики и модели процессов тепломассопереноса в верхней мантии и слоистой литосфере в тектонофизических секторах Земли для пост-протерозойской истории построена система корректных математических моделей, численно описывающих петрологическую эволюцию рудно-магматических комплексов. Построена оригинальная физическая теория тепломассопереноса в гетерофазных компактируемых средах. Разработанные сотрудниками институтов СО РАН оригинальные эффективные численные модели для описания динамики межфазных взаимодействий соотнесены с результатами изучения слоистого строения литосферной мантии под кратоном Сибирской Платформы. Численно исследована динамика межфазных взаимодействия и распределение давления и температуры в структурно-динамических зонах с использованием данных изучения конкретных геологических тел и их комплексов и результатов физических экспериментов, моделирующих ключевые элементы гетерофазных взаимодействий в реальных магматических или флюидных системах. Построена корректная двухскоростная теория динамики конвективного тепло-массопереноса в проницаемых зонах литосферы над астеносферными и камерными источниками магматогенных флюидных систем.

2. Впервые доказан разогрев верхней мантии по результатам сравнения геотерм по ксенолитам Витимского плато. Разработаны семь термобраметрических мономинеральных методов и создана программа для расчета P-T FO2 параметров. Получены геохимические характеристики мантийных ксенолитов Забайкалья и Сибирского кратона и построены модели эволюции протобазальтовых и протокимберлитовых расплавов, а также разрезы мантийного киля Сибирского кратона по данным анализа более 110 кимберлитовых трубок. Получены глобальные мантийные разрезы (траверсы) мантийного киля Сибирского кратона до глубины 300 км в разных направлениях и разрезы мантии под основными районами кимберлитового магматизма. Реконструированы строение мантийных колонн под более чем 100 кимберлитовыми трубками  Якутии и Архангельской провинции  и сравнимое количество под трубками различных кратонов мира. Получены взаимосогласованные методы определения температур и давления и окимдительного потенциала по различным минералам мантийных пород клинопироксену, гранату, ильмениту, хромиту, амфиболу (для различных систем - перидотитововой эклогитвой и базальтовой).

3. Накоплен большой фактический материал на предприятиях топливно-ядерного цикла и природных месторождений, и рудопроявлений актинидов. Показаны основные пути миграции урана и выявлены участки формирования вторичных геохимических аномалий. Проведены эксперименты по определению сорбционной ёмкости, определению форм нахождения урана и т.д. Построены физико-химические модели взаимодействия слабощелочных нитратных, кальциевых растворов с вмещающими породами. Доказана метаморфизующая способность природных сред такими растворами, в том числе выщелачивание глинистых минералов в зоне аэрации и выпадению солей (особенно гипса), преобразование смектитов и смешаннослойные минералы (ССМ) с преобладанием смектитовых пакетов в ССМ с преобладанием иллитовых пакетов. Предложены рациональные методы захоронения и хранения низкоактивных радиогенных отходов предприятий. Полученные результаты использованы при разработке проектов консервации хранилищ РАО.

4.  Сотрудниками лаборатории разработаны программные комплексы: Porodynamics (нелинейная динамика насыщенных пористых сред), MAix-2V (нестационарная неизотермическая динамика гетерофазных компактирующих сред), MAix-2D (крупномасштабная динамика верхней мантии и литосферы), TERRA55 (термобарометрия для мантийных пород).

 

Информационная справка

В 1944 г. в Горно-геологическом институте Западно-Сибирского филиала АН СССР была организована Лаборатория структурной и общей геологии, под руководством Г.Л. Поспелова, позднее переименованная в Лабораторию структур рудных полей. Перед геологами Сибири стояла задача создания местной сырьевой базы, разработки научных основ поиска месторождений богатых железных руд для нужд Кузнецкого металлургического комбината. Лаборатория внесла существенный вклад в решение этого комплексного государственного проекта. Итоги работ отражены в 2-х томной монографии «Железорудные месторождения Алтае-Саянской горной области», в академической серии «Железорудные месторождения СССР» под общей редакцией академика И.П. Бардина, в многочисленных статьях и научных отчетах.

В 1962 г. Г.Л. Поспеловым была разработана идеология структурно-динамических моделей эндогенных флюидных систем, которая стала базовой для последующих исследований лаборатории, а системный анализ генезиса природных объектов стал главным направлением работ. Лаборатория была переименована в Лабораторию экспериментального рудообразования: исследования концентрируются на разработке теоретических основ физико-химического моделирования рудообразующих процессов, проводится экспериментальное и численное моделирование теплообмена в магматогенных процессах; исследуются физикохимия метасоматоза, механизмы и динамика рудообразующих процессов. Результаты исследований отражены в статьях и научных сборниках: «Физико-химическая динамика процессов магматизма и рудообразования» (1971), «Физика и физико-химия рудообразующих процессов» (1971), «Физические и физико-химические процессы в динамических рудообразующих системах» (1971), «Физическое и физико-химическое моделирование рудообразующих систем» (1973), в монографиях «Теплообмен в магматогенных процессах» (1972), «Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза» (1973).

В период 1973-1975 гг. лабораторией руководил С.С. Лапин, с которым Г.Л. Поспелова связывала долголетнее сотрудничество, начиная с кафедры Томского политехнического института, возглавляемой академиком Усовым М.А. В 1975-1977 гг. лабораторию возглавлял профессор А.М. Дымкин, который пришел в лабораторию с группой учеников (к.г.-м.н. И.А. Калугин, к.г.-м.н М.П. Мазуров, аспирант Г.А. Третьяков и др.). Лаборатория стала называться Лабораторией динамики рудообразующих процессов. В этот период ее сотрудниками последовательно развивались идеи системного анализа петрологии и генезиса железорудных и колчеданных месторождений. В этих исследованиях учет динамики и кинетики магматических и рудообразующих процессов стал обязательным элементом построения генетических моделей. Опубликованы монографии В.С. Голубева и В.Н. Шарапова: «Динамика эндогенного рудообразования» (1974) и «Динамика взаимодействия магмы с породами» (1976).

В конце 1977 г., после назначения А.М. Дымкина директором Института геологии и геохимии Уральского отделения АН СССР, лабораторию возглавил В.Н. Шарапов. Лаборатория стала одной из базовых ячеек внедрения в физическую геохимию анализа гетерогенной кинетики. Опубликованы статьи по геологии и генезису колчеданных месторождений, сборник статей «Динамические модели физической геохимии», монографии С.С. Лапина «Магнетитовые рудные тела, их строение и магнитные свойства» (1978), А.С. Лапухова «Зональность колчеданно-полиметаллических месторождений» (1980).

В 80-е годы, время исследования рудных месторождений зоны строительства Байкало-Амурской магистрали и работ по программе «Сибирь», лаборатория была базовой по целевой программе «Железные руды Сибири», председателем Совета которой был академик В.А. Кузнецов, а ученым секретарем – к.г.-м.н. М.П. Мазуров. Результаты работ обобщены в коллективных монографиях «Железорудные месторождения Сибири» (1981), «Чаро-Токкинская кремнисто-железорудная формация» (1984), в монографиях М.П. Мазурова «Генетические модели скарновых железорудных формаций», И.А. Калугина «Метаморфизм вулканогенно-осадочных железных руд», А.Л. Павлова «Генезис магматических магнетитовых месторождений». Сотрудники лаборатории активно участвовали в общесоюзной фундаментальной программе по созданию генетических моделей рудных формаций, входили в состав научного совета, рабочих групп и оргкомитетов регулярно проводимых научных совещаний. В 1981 г. лабораторией был организован и проведен всесоюзный симпозиум «Скарны и руды», в котором участвовали все ведущие в этой области специалисты Союза. Основные результаты экспериментальных и численных исследований магматогенных систем этого периода опубликованы в статьях и монографиях А.В. Мананкова, В.Н. Шарапова «Кинетика фазовых переходов в базитовых расплавах и магмах» (1985), В.Н. Шарапова, А.Н. Черепанова «Динамика дифференциации магм» (1986), В.Н. Шарапова, Ю.А. Аверкина «Динамика тепло- и массообмена в ортомагматических флюидных системах» (1990).

Для развития физико-математического направления исследований и проведения численного моделирования в 1989 году в лабораторию были приглашены ранее работавшие под руководством д.ф.-м.н. А.З. Паташинского к.ф.-м.н. В.Н. Доровский и Ю.В. Перепечко. С 1989 г. лаборатория стала называться Лаборатория моделирования динамики эндогенных систем. Сотрудники лаборатории с 1979 г. были участниками и организаторами ряда научно-исследовательских рейсов в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах, в которых изучались закономерности формирования железо-марганцевых и сульфидных руд. В Центральном Атлантическом хребте было открыто уникальное термальное поле, названное «горой Поспелова». Эти исследования входили в общесоюзную программу «Мировой океан» и были обобщены в монографии В.Н. Шарапова, В.А. Акимцева, В.Н. Доровского, Ю.В. Перепечко, А.Н. Черепанова «Динамика развития рудно-магматических систем зон спрединга» (2000), в которой была обоснована ортомагматическая природа рудообразующих систем в осевых долинах срединно-океанических хребтов и сформулирована методология построения корректных математических моделей эндогенных процессов.

Экспериментальные работы продолжили цикл исследований, проводимый сотрудниками лаборатории совместно с инженерным центром «Цеосит» и Институтом теплофизики СО РАН. Совместно с сотрудниками ИТ СО РАН проводятся высокотемпературные (800-1200ºС) эксперименты по взаимодействию потоков восстановленных газов с базитами, гипербазитами и с ксенолитами в кимберлитах и базальтах, а также идет поиск структурно-минералогических признаков протекания предполагаемых процессов в реальных породах. Опыты показывают, что частичное плавление пород литосферы восстановленными газами является одной из характерных стадий развития этих систем. Результаты исследований и математического моделирования изложены в ряде статей и в монографии В.Н. Шарапова, К.Г. Ионе, М.П. Мазурова, В.М. Мысова, Ю.В. Перепечко «Геокатализ и эволюция мантийно-коровых магматогенных флюидных систем» (2007).

В мае 2006 г. решением дирекции Института геологии и минералогии состоялось объединение лабораторий моделирования динамики эндогенных процессов и лаборатории геохимии техногенеза под названием Лаборатория моделирования динамики эндогенных и техногенных систем. Научным руководителем проекта являлся д.г.-м.н., профессор В.Н. Шарапов. С мая 2007 г. по 2015 г. лабораторией руководил д.г.-м.н., профессор М.П. Мазуров. С 2015г. по настоящее время лабораторию возглавляет к.г.-м.н. А.Е. Богуславский.

С первых лет существования в лаборатории работали как геологи, так и геофизики и химики, в 70-е годы пришли математики-программисты, в конце 80-ых - физики-теоретики.

Лаборатория работает в рамках программы СО РАН «Рудно-магматические системы и металлогения крупных изверженных провинций Азии» по проекту «Динамика мантийно-коровых рудно-магматических систем, продуцирующих магматогенное Cu-Ni-Pt и вулканогенно-гидротермальное Au-Ag оруденение» (научный руководитель проекта В.Н. Шарапов). Основное внимание сосредоточено на изучении динамики развития рудно-магматических систем, связанных с трапповой формацией Сибирской платформы и порфировой формацией зоны перехода океан-континент (Южная Камчатка).

Список основных проектов и публикаций:

 

Лаборатория геодинамики и магматизма (212)

 

Лаб 212

Заведующий лабораторией

Доктор геолого-минералогических наук, главный научный сотрудник Буслов Михаил Михайлович 

Научные руководители базового проекта

Доктора геолого-минералогических наук Буслов Михаил Михайлович  и Симонов Владимир Александрович 

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 18 сотрудников, имеющих широкий опыт исследований, в том числе: 6 докторов геолого-минералогических наук, 6 кандидатов геолого-минералогических наук, а также высококвалифицированных мнс, ведущих инженеров, инженеров различных категорий и техников-лаборантов.

Контакты

Заведующий лабораторией – д.г.-м.н. Буслов Михаил Михайлович,
телефон +7 (913) 386-9011, E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

 Методы и методики

Методы исследований: геологическое картирование; структурное и геохронологическое датирование метаморфических; трековое датирование апатитов; U-Pb датирование цирконов; изотопно-геохимическое изучение пород; анализ составов минералов; исследования включений.

В ходе выполнения проекта сотрудники лаборатории используют методы, имеющиеся в Институте геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН: рентгено-флуоресцентный анализ, масс-спектрометрия с индуктивно связанной плазмой, рентгеновский микроанализ, сканирующая электронная микроскопия и энергодисперсионная спектрометрия, Ar-Ar датирование. Содержание редких элементов в минералах и во включениях будет определяться методами LA-ICP-MS и SIMS в Институтах СО РАН и РАН. Исследования расплавных включений в минералах планируется проводить на аппаратуре, имеющейся в лаборатории геодинамики и магматизма ИГМ СО РАН. Особое значение имеет разработанный исполнителями проекта метод с использованием оригинальной аппаратуры для высокотемпературных экспериментов с расплавными включениями в хромшпинелидах, которые благодаря своей высокой устойчивости являются хорошими «микро-контейнерами» (Симонов и др., 2009; Kamenetsky et al., 2001; Shimizu et al., 2001; Ionov et al., 2011), сохраняющими информацию в микровключениях об условиях кристаллизации пород независимо от их возраста и степени вторичных преобразований (Симонов и др., 2009, 2011, 2016). В лаборатории поставлены новые методы изотопной термохронологии (трековое датирование). Коллектив проекта имеет научные соглашения по U-Pb датированию цирконов и апатитов в Гентском (Бельгия),  Гонконгском , Пекинском и Вуханском университетах.

Инфраструктура

 

Важнейшие достижения за 5 лет

2017

1.Структура Горного Алтая и результаты U-Pb датирования детритовых цирконов палеозойских песчаников: геодинамические следствия

На Горном Алтае позднепалеозойские Каимская, Чарышско-Теректинская и Телецко-Курайская покровно-сдвиговые структуры окружают автохтонные комплексы позднепротерозойско-раннеордовикской Кузнецко-Алтайской островной дуги (см. рис.). Детритовые цирконы из песчаников аккреционных клиньев, а также раннепалеозойского преддугового прогиба и ордовикско-раннедевонской пассивной окраины Ануйско-Чуйской зоны, свидетельствуют о возрасте (530-470 млн лет), характерном для магматических пород Кузнецко-Алтайской дуги. На раннедевонском уровне появляются цирконы (904-772 и 2431-1879 млн лет), характерные для пород Сибирской платформы. Другими характеристиками обладают цирконы из позднекарбоновой молассы Юго-Восточного Алтая, расположенной в основании Телецко-Курайской покровно-сдвиговой структуры: 401-347, 469-429, 541-482, 901-774 и 2525-2099 млн лет. Источником для додевонских цирконов могли быть породы, слагающие Алтае-Монгольский турбидитовый террейн и докембрийские блоки Казахстанско-Монгольского составного континента. В целом установлено, что на Горном Алтае совмещены окраины двух континентов, коллизионные процессы между которыми продолжались до девона включительно.

1

Схема геодинамического районирования Алтае-Саянской складчатой области (А) и диаграммы распределения U-Pb возрастов магматических детритовых цирконов (Б).

Buslov M.M., Cai K. Tectonics and geodynamics of the Altai-Junggar orogen in the Vendian-Paleozoic: Implications for the continental evolution and growth of the Central Asian fold belt // Geodynamics & Tectonophysics. – 2017 – V. 8, N 3. – P. 421-427.

Добрецов Н.Л., Буслов М.М., Рубанова Е.С., Василевский А.Н., Куликова А.В., Баталева Е.А. Средне- позднепалеозойские геодинамические комплексы и структура Горного Алтая и их отображение в гравитационном поле // Геология и геофизика. – 2017. - Т. 58, № 11. - С. 1617-1632.

Источник финансирования: государственное задание ИГМ СО РАН (проект № 0330-2016-0014), проекты РФФИ №№ 17-55-53048, 16-35-00108 мол_а, 16-35-00109 мол_а.

2. На основе анализа расплавных включений в хромшпинелидах и расчетного моделирования установлены физико-химические условия кристаллизации пород ультраосновных массивов Сибирской платформы

Результаты исследований свидетельствуют об отличии низкотитанистых магматических систем, формировавших концентрически-зональные ультраосновные комплексы (Кондер, Инагли, Чад), от высокотитанистых и обогащенных легкими лантаноидами расплавов Гулинского массива (см. рис. А). С помощью программ PETROLOG (Danyushevsky, Plechov, 2011) и PLUTON (Лавренчук, 2004) на основе данных по составу расплавных включений в хромшпинелидах определены температуры кристаллизации оливинов Кондерского (1545-1430°С), Инаглинского (1530-1430°С), Чадского (1460-1420°С) и Гулинского (1520-1420°С) массивов, а также хромшпинелидов из этих же комплексов: Кондерский (1420-1380°С), Инаглинский (до 1430°С), Чадский (1430-1330°С) и Гулинский (1410-1370°С). В случае Гулинского массива расчеты по программе PLUTON на основе данных по включениям показали, что тренд эволюции расплавов с накоплением кремнекислоты резко меняет свое направление на противоположное с уменьшением SiO2, сопровождаясь формированием щелочных пород (см. рис. Б).

2

А 1-5 – средние значения РЗЭ во включениях в хромшпинелидах Кондерского (1), Инаглинского (2), Гулинского (3), Нижнетагильского (4) и Карашатского (5) массивов. 6 – включения и стекла из пород континентальных «горячих точек» (Наумов и др., 2010). Поля включений в оливине меймечитов (I, Соболев и др., 2009). Поля пикритов Гавайских островов (II, Norman, Garcia, 1999) и габбро Срединно-Атлантического хребта (III, Симонов и др., 1999). Значения нормированы согласно (Boynton, 1984). Б Melt – изменение состава пикритового расплава Гулинского массива. Inc – включения в хромшпинелидах. IncN – включения в клинопироксенах из меланефелинитов (Panina, Motorina, 2013). AlRo – щелочные породы (Егоров, 1991). Pic – пикритовые порфириты Маймеча-Котуйского района (Васильев, Золотухин, 1975). Поля пород: 1 – пикриты, 2 – пикробазальты, 3 – оливиновые базальты (Магматические …, 1983). Пунктирной линией показан тренд включений в хромшпинелидах.

Симонов В.А., Приходько В.С., Васильев Ю.Р., Котляров А.В. Физико-химические условия кристаллизации пород ультраосновных массивов Сибирской платформы // Тихоокеанская геология. - 2017. – Т. 36, № 6. - С. 56-79.

Источник финансирования: государственное задание ИГМ СО РАН (проект № 0330-2016-0014), Министерство образования и науки Российской Федерации.

3. Определено время развития постколлизионного гранитоидного магматизма в островодужном комплексе Исаковского террейна на северо-западе Саяно-Енисейского пояса

Установлен поздневендский (540-550 млн лет) U-Pb возраст по циркону постколлизионных гранитоидов Осиновского массива (см. рис.), размещенного в породах островодужного комплекса Исаковского террейна на северо-западе Саяно-Енисейского аккреционного пояса. Граниты сформировались через 150 млн лет после вмещающих островодужных комплексов и через 50-60 млн лет после аккреции их к Сибирскому кратону. Эти события фиксируют заключительный этап неопротерозойской истории Енисейского кряжа, связанный с завершением аккреции фрагментов океанической коры и началом каледонского орогенеза. Граниты имеют субщелочной лейкократовый Na-K состав, обогащены Rb, U и Th. Петрогеохимический состав и Sm-Nd изотопные характеристики (TNd(DM)-2st=1490-1650 млн лет и εNd(T) от –2.5 до –4.4) свидетельствуют о том, что источником расплава гранитоидов являлась высокодифференцированная континентальная кора ЮЗ окраины Сибирского кратона. Следовательно, вмещающие граниты позднерифейские островодужные комплексы были надвинуты на окраину кратона на расстояние, значительно превышающее размеры Осиновского массива.

3

Ножкин А.Д., Лиханов И.И., Баянова Т.Б., Серов П.А. Первые данные о поздневендском гранитоидном магматизме северо-западной части Саяно-Енисейского аккреционного пояса // Геохимия. - 2017. - № 9. - С. 800-810.

Ножкин А.Д., Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Баянова Т.Б., Зиновьев С.В., Козлов П.С., Попов Н.В., Дмитриева Н.В. Поздневендские постколлизионные лейкограниты Енисейского кряжа // Доклады АН. – 2017. - Т. 474, № 3. - С. 605-611.

Источник финансирования: государственное задание ИГМ СО РАН (проект № 0330-2016-0014).

4. Выяснено, что составы исходных расплавов для меймечитов и щелочных вулканитов Маймеча-Котуйской провинции соответствовали щелочному пикриту

Завершено изучение мощного (4.5 км) разреза вулканогенной толщи пестрого состава Маймеча-Котуйской провинции щелочно-ультраосновного магматизма (Полярная Сибирь). На обширной базе оригинального фактического материала показано, что по петро-геохимическим (см. рис.) и изотопным характеристикам вещественного состава вулканических пород среди них четко выделяются три группы: меймечиты, щелочно-ультраосновные вулканиты (преимущественно, фоидиты) и толеитовые базальты. Эти данные, а также результаты изучения первичных расплавных включений в оливинах, позволили сделать вывод о том, что и меймечиты, и щелочные вулканиты возникли из глубинных исходных расплавов близкого состава, которые соответствовали высокомагнезиальному щелочному пикриту. Толеитовые базальты, по совокупности этих же признаков, аналогичны базальтам плато Путорана (Сибирская платформа).

4

Содержания редкоземельных элементов в вулканических породах (1-3) Маймеча-Котуйской провинции и в расплавных включениях из оливинов меймечитов (4), нормированные к составу примитивной мантии по (Hofmann, 1988). 1 – щелочные породы арыджангской, дельканской и частично тыванкитской и правобоярской свит; 2 – меймечиты маймечинской свиты; 3 – базальты онкучакской и частично тыванкитской и правобоярской свит.

Меймечит-фоидитовый вулканизм Полярной Сибири // Ю.Р. Васильев, М. П. Гора, Д.В. Кузьмин; отв. ред. Н.В.Соболев; Ин-т геологии и минералогии им. В.С.Соболева СО РАН. – Новосибирск: Издательство СО РАН, - 2017. – 80 с.

Васильев Ю.Р., Гора М. П., Кузьмин Д.В. Петрология фоидитового и меймечитового вулканизма Маймеча-Котуйской провинции (Полярная Сибирь) // Геология и геофизика. - 2017. - Т. 58, № 6. - С. 817-833.

Источник финансирования: государственное задание ИГМ СО РАН (проект № 0330-2016-0014).

5. Состав, геодинамические обстановки и время формирования позднедокембрийских комплексов Улутауского блока (Центральный Казахстан)

Были изучены изотопно-геохимические особенности вулканогенно-осадочных пород карсакпайской серии Южного Улутау (Центральный Казахстан), представленных вулканитами основного состава, кремнистыми, кремнисто-железистыми осадками и кварц-серицит-хлоритовыми сланцами. Тесная связь железистых кварцитов с внутриплитными вулканитами указывает на то, что они формировались в тектонически-активном бассейне. Изотопный состав Nd железистых кварцитов определялся синхронным подводным вулканизмом, тогда как для сланцев величина 143Nd/144Nd контролировалась в том числе и изотопным составом Nd более древних источников. Мезопротерозойские значения Nd модельных возрастов и положительные величины εNd(t) для метатерригенных пород карсакпайской серии свидетельствуют о существовании в источниках сноса ювенильного материала мезопротерозойского возраста. Минимальные значения Nd модельных возрастов позволяют предположить нижнюю границу осадконакопления – не древнее 1.3 млрд лет.

5

Схема геологического строения Южного Улутау по [Зайцев, Филатова, 1971].

Дмитриева Н.В., Летникова Е.Ф., Вишневская И.А., Серов П.А. Геохимия докембрийских вулканогенно-осадочных пород карсакпайской серии Южного Улутау (Центральный Казахстан) // Геология и геофизика. - 2017. - Т. 58, №  8. - С. 1174-1190.

Источник финансирования: государственное задание ИГМ СО РАН (проект №№ 0330-2016-0014), проекты РФФИ №№ 15-20516 мол_а_вед, 15-35-20501 мол_а_вед.

2018

1. ТЕКТОНИКА И ГЕОДИНАМИКА РАЗНОВОЗРАСТНЫХ СУБДУКЦИОННЫХ, АККРЕЦИОННЫХ И КОЛЛИЗИОННЫХ КОМПЛЕКСОВ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОГО СКЛАЧАТОГО ПОЯСА (ЦАСП).

1. На основе обобщения геолого-геохронологических опубликованных и новых данных в основе тектонического районирования Центральной Азии  выделены и обоснованы  следующие основные структурные элементы (рис.1): 1Казахстанско- Байкальский составной континент (супертеррейн), фундамент которого сформирован в венде-кембрии в результате субдукции под юго-восточную окраину Сибирского континента (в современных координатах), Тувино-Монгольскую  и Казахстанскую (Кипчакскую) островные дуги литосферы  Палеоазиатского океана, включающей докембрийские микроконтиненты и террейны Гондванской группы (Муйский, Тувино-Монгольский, Кокчетавский,и др.). Субдукция и последующая коллизия микроконтинентов и террейнов с Казахтанско - Тувино-Монгольской островной дугой, привела к широкому проявлению коллизионного метаморфизма и магматизма, и в целом к консолидации земной коры и формированию фундамента составного континента (“казахстанид”). В кембрии-раннем ордовике он был отделен от Сибирского континента Обь-Зайсанским океаническим бассейном, фрагменты которого наблюдаются в среднепалеозойской Чарышско-Теректинско-Улаганско-Саянско-Ольхонской сутурно-сдвиговой зоне.

6

Рис.1.1. Схема распространения  разновозрастных субдукционных, аккреционных и коллизионных комплексов северной части Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП).

Начиная с раннего ордовика до девона литосфера Обь-Зайсанского океана субдуцировала под Казахстанско-Байкальский континент. Субдукция океанической литосферы и последующая коллизия Казахстано - Байкальского и Сибирского континентов в конечном итоге привели к формированию Чарышско-Теректинско-Улаганско-Саянско-Ольхонской сутурно-сдвиговой зоны. С юга в среднем-позднем палеозое составной континент наращивался активными окраинами, к которым аккретировали континетальные блоки Гондваны. Отличительной чертой его структуры является наличие континентальных блоков Гондваны. От окраино-континентальных комплексов западной части Сибирского континента составной континент отделен Чарышско-Теректинско-Саянско-Ольхонской сутурно-сдвиговой зоной. 2. Протерозойско-палеозойские окраино-континентальные комплексы Сибирского континента состоят из протерозойско-раннеордовикской Кузнецко-Алтайской островной дуги, ордовикско-раннедевонской пассивной окраины и девонско- раннекарбоновой активной окраины. В аккреционных клиньях островной дуги широко представлены террейны вендско-раннекембрийской океанической коры, состоящей из офиолитов и палеоокеанических поднятий В окраино-континентальных комплексах Сибирского континента отсутствуют континентальные блоки Гондваны, что предполагает их формирование на конвергентной границе другого океана, чем Палеоазиатского, вероятно, Палеопацифики. В современной структуре они приурочены к западной окраине Сибирского континента и представлены в северной части Алтае- Саянской горной области, восточной и центральной частях фундамента Западно-Сибирской плиты. 3. Среднепалеозойская Чарышско-Теректинско-Улаганско-Саянско-Ольхонская сутурно-сдвиговая зона, разделяющая окраинно-континентальные комплексы Сибирского и Казахстанско-Байкальского континентов). В ее строении принимают участие фрагменты кембрийско-раннеордовикской океанической коры Обь-Зайсанского океанического бассейна, ордовикские голубые сланцы и кембро-ордовикские турбидиты. Вдоль сутурной зоны происходило взаимодействие по сдвиговой составляющей Сибирского и Казахстанско-Байкальского континентов с закрытием океанического бассейна с востока на запад. В позднем девоне-раннем карбоне континенты амальгамировали и создали единый Северо-Азиатский континент. 4. Позднепалеозойские сдвиги интенсивно нарушили Северо-Азиатский континент в результате коллизионного воздействия на него Восточно-Европейского континента. Первичная линейная структура ЦАСП была превращена в мозаично-блоковую.

  1.  Chen, M., Sun, M.Buslov, M.M.Cai, K.Jiang Y., Kulikova, A.V.Zheng J., Xia X. Variable slab-mantle interaction in a nascent Neoproterozoic arc-back-arc system generation boninitic-tholeiitic lavas and magnesian andesites // Bulletian of the Geological Society of America . 2018. Vol. 130. Iss. 9-10, P. 1562-1582.
  2.  Xiaomei Ma, Keda Cai,, Taiping Zhao, Zihe Baod, Xiangsong Wangd, Ming Chen, M.M. Buslov. Devonian volcanic rocks of the southern Chinese Altai, NW China: Petrogenesis and implication for a propagating slab-window magmatism induced by ridge subduction during accretionary orogenesis//Journal of Asian Earth Sciences 160 (2018) 78–94.
  3. Buslov M.M., Dobretsov N.L.,Cai K.D., Kulikova A.V., Abildaeva M.A., Rubanova E.S. Tectonics and geodynamics of the Junggar-Altai-Sayan Fold Belt in the Late Proterozoic-Paleozoic: zone of interaction of tectonics plates of the Paleopacific and Paleoasian ocean // Abstract volume first workshop of project IGCP -662 “Orogenic architecture and crustal grow from accretion to collision”, 2018, P.14-17.
  4.  Kulikova A.V., Buslov M.M. Ediacaran paleosubduction zone of the southeastern part of Gorny Altai (Russia) // Abstract volume first workshop of project IGCP -662 “Orogenic architecture and crustal grow from accretion to collision”, 2018, P.46-50.

2 ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ УСЛОВИЯ  ФОРМИРОВАНИЯ ОФИОЛИТОВЫХ АССОЦИАЦИЙ АЛТАЕ-САЯНСКОЙ СКЛАДЧАТОЙ ОБЛАСТИ

На основе минералогических и геохимических данных выяснены условия геодинамических и физико-химических процессов формирования бонинитсодержащей офиолитовой ассоциации Горного Алтая (район Чаган-Узунского гипербазитового массива). По соотношениям Ni - Cr и Ti – Yb, а также согласно низкой хромистости хромшпинелидов, гарцбургиты Чаган-Узунского массива являются тектонизированными мантийными реститами с умеренной степенью (15-20 %) частичного плавления, характерной для гипербазитов срединно-океанических хребтов.

Данные по редким элементам (Nb, Zr, Th, Hf, Yb, рис. 2), а также по составам оливинов, ортопироксенов и хромшпинелидов, говорят о формировании гарцбургитов Чаган-Узунского массива в условиях срединно-океанического хребта.

U-образные спектры распределения редкоземельных элементов, располагающиеся между графиками абиссальных океанических гипербазитов и надсубдукционных перидотитов Идзу-Бонин-Марианской островной дуги (рис. 2.1), свидетельствуют о взаимодействии гарцбургитов Чаган-Узунского массива с расплавами, наиболее вероятно бонинитового состава. О возможном воздействии на гипербазиты бонинитового расплава прямо свидетельствует наличие бонинитового комплекса в составе офиолитов Горного Алтая. Исследования составов расплавных включений и клинопироксенов из этих бонинитов, позволили установить параметры генерации и кристаллизации древних бонинитовых расплавов Горного Алтая, совпадающие с информацией по эталонному бонинитовому магматизму современной Идзу-Бонинской островной дуги [Kotlyarov et al., 2018].

Анализ амфиболов показал широкое развитие метаморфических процессов преобразования гарцбургитов Чаган-Узунского массива при достаточно высоких параметрах (до 5.1 кбар и до 820°С), характерных для ультрабазитов из современных срединно-океанических хребтов.

В целом, по геохимическим и минералогическим данным гарцбургиты Чаган-Узунского массива являются реститами со степенью частичного плавления 15-20 %, сформировавшимися в условиях срединно-океанического хребта и преобразованными в ходе эволюции палеоокеанических структур под воздействием магматических систем (скорее всего бонинитового состава) и метаморфических процессов.

7

Рис. 2.1. Содержания редких и редкоземельных элементов в гипербазитах из офиолитов Горного Алтая (Чаган-Узунский массив). Цветной заливкой показаны поля абиссальных перидотитов (голубой) и перидотитов Идзу-Бонин-Марианской островодужной системы (зеленый). Значения элементов нормированы к составу примитивной мантии согласно [9]. Рисунок построен на основе оригинальных данных с использованием информации из работ [10, 11].

Kotlyarov A.V., Simonov V.A., Safonova I.Yu. Boninites as a criterion for the geodynamic development of magmatic systems in paleosubduction zones in Gorny Altai // Geodynamics & Tectonophysics. 2018. V. 9. Is. 1. P. 39-58.

Куликова А.В., Симонов В.А., Колотилина Т.Б., Котляров А.В., Буслов М.М. Условия формирования ультраосновных пород в офиолитах Горного Алтая // Корреляция алтаид и уралид: глубинное строение литосферы, стратиграфия, магматизм, метаморфизм, геодинамика и металлогения. Материалы Четвертой международной научной конференции. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2018. С. 86-88.

Котляров А.В., Симонов В.А., Сафонова И.Ю. Параметры бонинитового магматизма в палеозонах субдукции // Геологические процессы в обстановках субдукции, коллизии и скольжения литосферных плит. Материалы IV Всероссийской конференции  с международным участием. Владивосток: Изд-во «Дальнаука», 2018. C. 172-174.

3 Физико-химические  ПАРАМЕТРЫ И ОСОБЕННОСТИ ЭВОЛЮЦИИ ВНУТРИПЛИТНОГО ПЛАТФОРМЕННОГО МАГМАТИЗМА – СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ ПО МАГМАТИЧЕСКИМ КОМПЛЕКСАМ Сибирской платформы И АРХИПЕЛАГА ЗЕМЛЯ ФРАНЦА-ИОСИФА

В результате сравнительного анализа данных по магматическим комплексам Сибирской платформы и архипелага Земля Франца-Иосифа определены физико-химические параметры и выяснены особенности эволюции внутриплитного платформенного магматизма.

Результаты исследования расплавных включений показывают изменение магматических систем архипелага Земля Франца-Иосифа (ЗФИ) во времени от толеитов к субщелочным. Составы включений прямо свидетельствуют о преобладании на раннеюрском этапе магматизма ЗФИ платобазальтовых расплавов, близких по содержанию основных компонентов (а также редких и редкоземельных элементов) к типичным базальтовым толеитовым магмам Сибирской платформы. Для наиболее молодых (раннемеловых) магм включения говорят об обогащенных субщелочных характеристиках, сравнимых с данными по Сибирским магмам (рис. 3.1.А).

Расчеты (на основе данных по включениям) условий формирования мантийных источников для расплавов ЗФИ свидетельствуют об эволюция от ранней юры до раннего мела (в последовательности пиков активизации магматизма: 192.2 ± 2.8 →  157.4 ± 3.5 → 131.5 ± 0.8 млн лет) глубин и температур (70-110 км и возможно до 120 км, 1430-1580°С → 60-110 км, 1390-1580°С → 50-140 км, 1350-1690°С) плавления мантии (рис. 3.1.Б). В общем, параметры древних (юрских) мантийных источников (60-110 км, 1390-1580°С) ЗФИ близки к данным для первичных расплавов Сибирской платформы [Симонов и др.,2005], генерация которых напрямую связана с действием плюма. В то же время, максимальные характеристики молодых (раннемеловых) магматических систем (до 140 км, до 1690°С) согласуются с информацией по Гавайским островам (эталонная система OIB), где темпеpатуpа плюма на глубине 130-170 км в оcевой чаcти составляет 1560-1600°C [Sobolev et al., 2005]. Минимальные параметры образования магм ЗФИ (50-70 км, 1350-1430°С) сравнимы с условиями генерации расплавов в срединно-океанических хребтах [Симонов и др., 1999, Schilling et al., 1995]. Это кажущееся противоречивое сочетание различных геодинамических ситуаций объясняется подъемом зон магмогенерации ЗФИ в ходе развития тектонических структур под воздействием мантийного плюма.

Исследования базит-гипербазитовых вулканогенных комплексов севера Сибирской платформы показали, что для пермо-триасовых (около 250 млн лет)  фоидитовых и меймечитовых лав установливается близость петрохимических и геохимических составов пород и расплавных включений в оливинах, а также изотопных характеристик, свидетельствующих о возможности их формирования из глубинного исходного расплава, близкого по составу высокомагнезиальному щелочному пикриту  [Васильев и др., 2018].

В целом, активная роль мантийного плюма при формировании глубинных источников магм Сибирской платформы и ЗФИ хорошо согласуется с гипотезой о том, что Таримский (максимум 285 млн лет), Сибирский (максимум 250 млн лет) плюмы; а также Баренцевоморский (включая базальтовые комплексы ЗФИ – максимум около 190 млн лет), хр. Альфа (максимум 120 млн лет), Гренландский (90-60 млн лет) ареалы являются следом единого плюма, продолжающего современную активность в Исландии [Добрецов и др., 2005, Кузьмин и др., 2011].

8

Рис. 3.1. А - Диаграмма TiO2 – FeO/MgO для стекол прогретых расплавных включений в минералах из базальтовых пород ЗФИ. Б - Глубины плавления мантии с образованием зон магмогенерации в различные периоды вулканической активности ЗФИ. Поля базальтов субщелочных и толеитовых серий Сибирской платформы построены на основе данных из работ [Золотухин и др., 2003, Си монов и др., 2005]. Прямоугольниками показаны мантийные источники магм для покровов раннемелового (около 130 млн лет), позднеюрского (около 160 млн лет) и раннеюрского (около 190 млн лет) возрастов, а также из даек и силлов. Уровни магмогенерации для разновозрастных даек: 65 – 134 млн лет; 40 – 125 млн лет. Характеристики рассчитаны на основе данных по расплавным включениям согласно опубликованной методике [Schilling et al., 1995].

Васильев Ю.Р., Гора М.П., Кузьмин Д.В. Фоидитовые и меймечитовые лавы полярной Сибири (некоторые вопросы петрогенезиса) // Доклады АН. 2018. Т. 478. № 3. С. 323-327.

Симонов В.А., Карякин Ю.В., Котляров А.В. Физико-химические условия базальтового магматизма архипелага Земля Франца-Иосифа // Геохимия. 2018 (статья прошла стадию рецензирования и принята к печати)

4.  ПЕТРОХИМИЧЕСКАЯ И ИЗОТОПНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА , ВРЕМЯ ФОРМИРОВАНИЯ И МЕТАМОРФИЗМ МЕТАКАРБОНАТНО-ТЕРРИГЕННОГО КОМПЛЕКСА ДЕРБИНСКОГО БЛОКА.

Петрогеохимические особенности гнейсово-сланцевых ассоциаций свидетельствуют о низкой зрелости осадочных протолитов Дербинского блока  (рис.4.1.), которые по составу соответствуют преимущественно грауваккам и мергелям. Согласно результатам U-Pb  (LA-ICP-MS) датирования детритовых цирконов из гнейсов и сланцев, формирование осадочных протолитов происходило в венде. Доминирующим источником сноса для терригенного материала могли служить неопротерозойские субдукционные комплексы. Ar-Ar и U-Pb изотопные данные свидетельствуют о субсинхронном и многоэтапном проявлении метаморфизма (до амфиболитовой фации) и гранитоидного магматизма (510-500 и 480-465 млн. лет) в Дербинском блоке. Эти процессы явились отражением раннекаледонских орогенических событий, широко проявленных в структурах Центрально-Азиатского складчатого пояса.  Сходство по составу и времени осадконакопления метакарбонатно-терригенных коплексов Дербинского, Западно-Сангиленского и Хамардабанского блоков предполагает, что эти структуры представляли единую вендскую континентальную окраину с латеральными вариациями обстановок седиментации.

9

Рис.4.1.Схема зоны сочленения Центрально-Азиатского складчатого пояса и Сибирской платформы.

1- чехол; 2 - комплексы ЦАСП; 3 -докембрийские комплексы Присаянского выступа фундамента Сибирской платформы; 4-8- протерозойские комплексы северо-западной части Восточно-Саянского звена аккреционного пояса: Канского (4), Шумихинско-Кирельского (5), Арзыбейского (6), Дербинского (7) блоков, кувайских вулканических зон (кувайская и другие свиты) (8); 9 - геологические границы: а - разломы, б- прочие. Цифры в кружках — разломы: 1 - Главный разлом Восточного Саяна, 2- Канский, 3- Манский, 4 -Казырский, 5 - Кандатский, 6- Колбинский. Пунктир — местоположение основных изученных разрезов. Треугольник - место отбора и номер пробы на выделение детритового циркона. На врезке показано местоположение аккреционного пояса.


Ножкин А.Д., Туркина О.М.,Дмитриева Н.В., Травин А.В., Лиханов И.И. Метакарбонатно-терригенный комплекс Дербинского блока (Восточный Саян): петрогеохимическая и изотопная характеристика , метаморфизм и время формирования. Геология  и геофизика 2018, т. 59, №6, с. 814-834.

2019

1 ТЕКТОНИКА И ГЕОДИНАМИКА АККРЕЦИОННО-КОЛЛИЗИОННЫХ И КОЛЛИЗИОННЫХ СИСТЕМ СЕВЕРНОЙ ЧАСТИ ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКОГО СКЛААДЧАТОГО ПОЯСА.

1.1 На основе геологического картирования, тектонического и геодинамического анализов, применения геохронологических и геохимических данных обоснована глобальная тектоническая асимметрия Земли, представленная в ЦАСП тектонической плитой Палеоазиатского океана, с наличием в ее составе докембрийских микроконтинентов Гондваны, и тектонической плитой Палеопацифики, характеризующейся длительной тектоно-магматической эволюцией только океанической коры и плюмов. Позднепалеозойские крупноамплитудные сдвиги, связанные с коллизией Восточно-Европейского, Сибирского и Казахстанско-Байкальского континентов во многом нарушили первичные соотношения их окраин, современным аналогом которых является зона сочленения Юго-Восточной Азии с Австралией, где происходит взаимодействие Индо-Австралийской и Тихоокеанской плит (рис. 1.1.).

10

Рис. 1.1. Геодинамическая схема Алтае-Джунгарской складчатой области.

1.2. Для раннего кембрия и раннего ордовика составлены схемы палеогеодинамических реконструкций (рис. 1.2.), отражающие взаимодействия тектонических плит Палеопацифики и Палеоазиатского океана [23].

11

Рис. 1.2. Схемы палеогеодинамических реконструкций формирования Центрально-Азиатского складчатого пояса для раннего кембрия и раннего ордовика.

Buslov M, Cai K, Abildaeva M A. Late Paleozoic tectonics of the Junggar-Altai–Sayan Foldbelt. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science 319 (2019) 012002.

Abildaeva M.A., Zinoviev S.V., Buslov M.M. Late Paleozoic rock deformation of the Kurai block: structural kinematic analysis (upper Kuraika river, Gorny Altai, Russia). Geodynamics & Tectonophysics, 2019. 10 (4), 937–943.

Buslov M.M., Cai K., Chen M., Kulikova A.V., Rubanova E.S., Semenova D.V. Tectonics and geodynamics of the southern frame of the Siberian Craton in Ordovician 13th International Symposium on the Ordovician System: Contributions of International Symposium. Novosibirsk,Russia (July 19-22, 2019), pp.23-26. // Eds O.T. Obut, N.V. Sennikov, T.P. Kipriyanova; Trofimuk Institute of Petroleum Geology and Geophysics SB RAS; Novosibirsk National Research State University. – Novosibirsk : Publishing House of SB RAS,2019. –263 p.

1.3. Показано, что гетерогенное плавление земной коры за счет водных базальтовых расплавов в континентальных дугах является способом превращения предшествующего незрелого океанического материала в аккреционных орогенах в дифференцированную и зрелую континентальную земную кору (рис. 1.3).

12

Рис. 1.3. (a-b) Эскизные диаграммы, показывающие геодинамические обстановки Горно-Алтайскоо террейна. Неопротерозойско- раннеордовикская  островная дуга (a), через переходный период ордовикско-раннедевонской обстановки пассивной  окраины сменилась на девонскую обстановку континентальной дуги (b). (с-h) Вариации состава поздненеопротерозойских и раннеордовикских (c-e), девонских (g-h) изверженных пород. Состав средней верхней континентальной коры [24] оказан для сравнения.

Для аккреционного орогена Горного Алтая, сформированного в зоне взаимодействия Палеопацифики и Сибирского континента, проведено геохронолого-петрологическое изучение ранне-среднедевонских изверженных пород среднего-кислого состава в корреляции с изверженными породами средне-основного состава Кузнецко-Алтайской островной дуги. Геохимическое изучение вкрапленников клинопироксенов и в целом пород показало, что вулканические девонские породы образованны в основном за счет смешивания магмы с существенным вкладом мантийных мафических расплавов. Этот процесс вносит значительный вклад в магматическое разнообразие в зонах субдукции и дифференциацию земной коры в аккреционных орогенах. Выявлено, что на юго-восточной окраине Сибирского континента обстановка неопротерозойско-раннеордовикской островной дуги, через переходный период ордовикско-раннедевонской обстановки пассивной окраины, сменилась на девонскую обстановку континентальной дуги.

Ming Chen , Min Sun, Mikhail M. Buslov , Jianping Zheng, Junhong Zhao, Keda Cai , Anna V. Kulikova, Devonian continental arc intermediate-felsic magmatism in the Gorny Altai terrane, northwestern Central Asian Orogenic Belt: Heterogenous crustal melting and input of mantle melts. Lithos, 2019, Vol., .332–333, pp. 175–191.

 1.4. Проведено U-Pb изотопное датирование цирконов из полигенных мафит-ультрамафитовых массивов Восточного Забайкалья и ЮВ Бразилии. Установлено, что цирконы являются полихронными и имеют различный генезис. Возраст цирконов варьирует в интервале от > 3 млрд лет до ~80 млн. лет. С учетом морфологии зерен, их оптических свойств и изотопного возраста выделены четыре генетических типа цирконов: 1) относительно древние реликтовые (в реститовых и гибридных ультрамафитах) и 2) ксеногенные (в гибридных габброидах); относительно молодые 3) сингенетические (в ортомагматических габброидах) и 4) эпигенетические (присутствующие в различных породах массивов и образованные при инфильтрации эпигенетических флюидов). Возраст наиболее древних реликтовых цирконов (> 3 млрд лет) (рис. 1.4) предположительно соответствует минимальному возрасту верхнемантийного протолита. Значительные вариации возраста реликтовых и ксеногенных цирконов обусловлены неравномерным «омоложением» их U-Pb изотопных систем вследствие термической диффузии радиогенного Pb. Поэтому статистические максимумы значений возраста реликтовых и ксеногенных цирконов не должны рассматриваться в качестве геохронологических меток дискретных геологических событий. Значения возраста сингенетических цирконов из ортомагматических габброидов указывают на время формирования слагаемых ими интрузивов, прорывающих ультрамафиты.

13

Рис. 1.4. Шаманский ультрамафитовый массив (Восточное Забайкалье): а) морфология и значения изотопного возраста представительных зерен реликтовых цирконов из гарцбургитов и дунитов; б) гистограмма распределения значений возраста реликтовых цирконов.

Lesnov F.P. Petrology of polygenic mafic-ultramafic massifs of the East Sakhalin ophiolite association. Publishing House Taylor & Francis Group, London, UK. Leiden, the Nitherlands. – 2017. 300 p.

Леснов Ф.П. U-Pb изотопное датирование  цирконов из ультрамафитовых реститов Шаманского массива (Восточное Забайкалье) // Геосферные исследования. – 2018. № 1. С. 6-16.3.

Леснов Ф.П., Пинхейро М.А.П., Сергеев С.А., Медведев Н.С. Геохимия и изотопный возраст цирконов из пород ультрамафитовых массивов южного складчатого обрамления кратона Сан-Франциско (ЮВ Бразилия) // Геология и геофизика. – 2019. Том 60. № 5. С. 619-640.4.

Lesnov F.P., Khlestov V.V., Galversen V.G., Sergeev S.A. Polygenesis of mafic-ultramafic complexes: isotope-geochronological and geochemical evidences from zircons of the Berezovka massif rocks (Sakhaline Islands) // Russian Geology and Geophysics. – 2015. V. 56. No 7. P. 1035-1054.

2 ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ И ГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ФОРМИРОВАНИЯ РУДОНОСНЫХ БАЗАЛЬТОВЫХ КОМПЛЕКСОВ ВОСТОЧНОЙ ТУВЫ (ЦАСП)

В результате исследования расплавных и флюидных включений, а также на основе данных по составам минералов и пород, установлены физико-химические параметры и геодинамические условия формирования базальтовых комплексов и тесно связанных с ними колчеданных месторождений Восточной Тувы в переходной зоне океан-континент.

Основой для выяснении физико-химических условий формирования базальтовых комплексов, вмещающих колчеданное месторождение Кызыл-Таштыг, послужили исследования расплавных включений в клинопироксене с температурами гомогенизаций 1085-1210°С. Расчетное моделирование по программе PETROLOG [25] на основе данных по расплавным включениям дали возможность оценить давления при ликвидусной кристаллизации клинопироксенов - 0.1-4.5 кбар. Более высокие параметры получены при использовании программы WinPLtb, основанной на соотношениях составов клинопироксена и расплава, из которого он кристаллизуется [26] - 2-8 кбар, 1145-1215°С.

В общем, расчетное моделирование на основе данных по расплавным включениям и по составам клинопироксенов позволило рассмотреть особенности эволюции базальтовых магматических систем колчеданного месторождения Кызыл-Таштыг (Восточная Тува) при их подъеме и кристаллизации минералов в последовательной серии промежуточных разноглубинных камер (рис. 2.1 А): 24-16 км (1215-1145°С), 15-6 км (1234-1140°С) и от 4.5 км до близповерхностных условий (1210-1105°С).

Большое значение при изучении древних месторождений имеет установление палеогеодинамической обстановки, в которой они формировались. Результаты исследований (данные по петрохимии, геохимии редких и редкоземельных элементов, клинопироксенам и расплавным включениям), показали, что базальтовые комплексы, вмещающие месторождение Кызыл-Таштыг (Восточная Тува), формировались в условиях древнего задугового бассейна. Современными аналогами подобной ситуации могут служить задуговые бассейны Вудларк, Лау и Манус (Тихий океан), на дне которых развиты гидротермальные сульфидные системы «черных курильщиков».

14

Рис. 2.1. А Условия кристаллизации клинопироксенов из базальтовых порфиритов Кызыл-Таштыгского колчеданного месторождения. Inc – данные по расплавным включениям в клинопироксене; Cpx – данные по составу клинопироксена; CpxIn - данные по совместному использованию составов расплавных включений и клинопироксенов.

Б Схема палеогидротермальной системы месторождения Кызыл-Таштыг. 1 – сульфидные руды, каналы и направления движения растворов; 2 – выходы гидротерм; 3 - кварц-гематитовые постройки; 4 – базальтовые лавы с миндалинами (а) и без миндалин (б); 5 – базальты с первичными магматогенными минералами (а) и гидротермально преобразованные (б); 6 – андезиты и их флюиды; 7 – температуры гидротерм.

Исследования позволили определить условия существования хемотрофной биоты в зонах действия подводных гидротермальных рудообразующих систем Кызыл-Таштыгского месторождения, формирование которого происходило среди базальтовых комплексов на дне древнего бассейна (рис. 2.1 Б). С помощью флюидных включений было выяснено, что в случае базальтов микроорганизмы в миндалинах развивались при температурах около 110-140°С под воздействием гидротермальных растворов. Более низкие температуры (до 100°С) характерны для растворов, в которых происходило развитие микрофоссилий в кварц-гематитовых постройках, формировавшихся на дне морского бассейна, покрытого базальтами. В целом источником энергии и химических элементов, необходимых для возникновения и существования биоты, были гидротермальные рудообразующие растворы.

Симонов В.А., Котляров А.В. Условия формирования магматических комплексов, вмещающих раннекембрийские колчеданные месторождения // Металлогения древних и современных океанов–2019. Четверть века достижений в изучении субмаринных месторождений. Миасс: ИМин УрО РАН, 2019. С. 26-29.

Симонов В.А., Терлеев А.А., Котляров А.В., Токарев Д.А., Каныгин А.В. Физико-химические условия существования раннекембрийской хемотрофной микробиоты в зоне влияния сульфидных рудообразующих гидротермальных растворов // Докл. АН. 2019. Т. 486. № 3. С. 68-72.

3 ЭВОЛЮЦИЯ Физико-химическиХ УСЛОВИЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ БАЗАЛЬТОВЫХ РАСПЛАВОВ СИБИРСКОЙ ПЛАТФОРМЫ В МАГМАТИЧЕСКИХ КАМЕРАХ

На основе результатов исследования расплавных включений в минералах (с использованием расчетного моделирования и в ходе сравнительного анализа с данными по магматизму архипелага Земля Франца Иосифа) выяснены особенности эволюции физико-химических условий кристаллизации базальтовых и пикробазальтовых расплавов Сибирской платформы в магматических камерах (рис.3.1.).

15

Рис. 3.1. Промежуточные магматические камеры, в которых кристаллизовались минералы из базальтов Сибирской платформы (розовый цвет) и архипелага Земля Франца Иосифа (ЗФИ). А, Б, В - РТ параметры для раннеюрских (А), позднеюрских (Б) и раннемеловых (В) магматических систем ЗФИ.

 Расчеты РТ параметров базальтовых магматических систем Сибирской платформы в промежуточных камерах проводились с использованием программы PETROLOG [25] по методу [17] на основе данных по расплавным включениям в плагиоклазе в сравнительном анализе с подобной информацией для ЗФИ. В результате для Сибирской платформы устанавливаются три магматические камеры со следующими параметрами кристаллизации минералов: 35-25 км, 1240-1220ºС; 24-18 км, 1205-1190ºС; 17-6 км, 1200-1190ºС (рис. 3.1.). Необходимо отметить, что в глубинных условиях (35-20 км) одновременно с подъемом магмы падает ее температура от 1240ºС до 1200ºС. В дальнейшем происходит быстрый подъем расплавов до 6 км фактически в изотермических условиях (1200-1190ºС). Сравнение с этими данными показало, что максимально близкая ситуация устанавливается для наиболее древних (раннеюрских) магматических систем ЗФИ, для которых выделяются две камеры, совпадающие по своим РТ параметрам с верхними очагами Сибири (рис. 3.1. А).

В результате расчетного моделирования (программы PETROLOG [25] и PLUTON [27]) на основе составов расплавных включений в хромшпинелидах были выяснены особенности кристаллизации пикритовых и базальтовых расплавов, формировавших в магматических камерах ультрамафитовые массивы Сибирской платформы.

В случае Гулинского массива расчеты по программе PLUTON фракционной кристаллизации для включений с пикритовым валовым химическим составом показали начало кристаллизации оливинов около 1440°С, что соответствует данным, полученным по программе PETROLOG (1520-1420°С). Оливины продолжали накапливаться при снижении температуры. С 1215°С кристаллизуются только клинопироксены. При этом наблюдается резкий перелом в эволюции состава расплава: рост SiO2 сменяется падением его содержания в ходе дальнейшего снижения температуры (рис. 3.2. А).

Для Кондерского массива расчеты по программе PLUTON фракционной кристаллизации для включений с пикритовым и пикробазальтовым химическими составами показали начало кристаллизации оливинов соответственно около 1545°С (рис. 3.2. А) и 1435°С, что также согласуется с данными, полученными по PETROLOG (1530°С и 1430°С). При снижении температуры оливины продолжают накапливаться. С 1140°С кристаллизуются исключительно клинопироксены (рис. 3.2. А). При этом, также как и в случае Гулинского массива, наблюдается падение содержания SiO2 в расплаве.

Расчеты на основе включений в хромшпинелидах для магматических систем Гулинского массива показали возможность кристаллизации клинопироксенов из различных по составу базальтовых расплавов, образующихся в ходе эволюции пикритовой магмы. В случае включений со структурами «спинифекс» пироксены кристаллизовались из высокотитанистых и низкожелезистых расплавов. В другом случае (представленном гомогенизированными включениями), начиная с температуры 1210°С пироксены кристаллизовались из высокожелезистого расплава. Далее (с 1125°С) в расплаве существенно падает количество железо (рис. 3.2. Б).

В целом расчетное моделирование позволило установить, что на Сибирской платформе существовали два типа эволюции высокомагнезиальных расплавов. Первый тип характерен для Гулинского плутона, где наблюдается следующая последовательность формирования: дуниты – пироксениты - щелочные породы. Второй тип представлен Кондерским массивом, в котором последовательность иная: дуниты – пироксениты и оливин-диопсидовые породы.

   1617

Рис. 3.2. Фракционная кристаллизация расплавов Сибирской платформы, отвечающих по химическому составу пикритам (А) и оливиновым базальтам (Б).

А Расплавы Кондерского (1-4) и Гулинского (5-8) массивов. 1,5 - SiO2; 2,6 – MgO; 3,7 – оливин; 4,8 – клинопироксен. Б Расплавы Гулинского массива, обладающие химическим составами структуры «спинифекс» во включениях (1-4) и стекла прогретых гомогенных включений (5-8). 1,5 - SiO2; 2,6 – TiO2; 3,7 – FeO; 4,8 – клинопироксен.

Симонов В.А., Карякин Ю.В., Котляров А.В., Васильев Ю.Р. Эволюция магматизма архипелага Земля Франца Иосифа и Сибирской платформы (сравнение данных по расплавным включениям) // Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту). Вып. 17. Иркутск: Институт земной коры СО РАН, 2019. С. 237-239.

Симонов В.А., Васильев Ю.Р., Котляров А.В., Приходько В.С. Эволюция высокомагнезиальных расплавов в процессах кристаллизации пород ультрамафитовых массивов Сибирской платформы // Докл. АН. 2019. Т. 487. № 2. С. 203-207.

 4 РАСЧЛЕНЕНИЕ И КОРРЕЛЯЦИЯ ПАЛЕОПРОТЕРОЗОЙСКИХ МЕТАВУЛКАНОГЕННО-ОСАДОЧНЫХ ОБРАЗОВАНИЙ ЕНИСЕЙСКОГО МЕТАМОРФИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЮЖНО-ЕНИСЕЙСКОГО КРЯЖА НА ОСНОВЕ СТРУКТУРНО-ВЕЩЕСТВЕННЫХ И ИЗОТОПНО-ГЕОХРОНОЛОГИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Осуществлено расчленение енисейского комплекса на четыре толщи: амфиболит-мрамор-парагнейсовую (вулканогенно-карбонатно-терригенную), мрамор-парагнейсовую (карбонатно-терригенную), парагнейсовую (терригенную) и амфиболит-ортогнейсовую (вулканогенную) (рис. 4.1).

Выявлен состав и геохимические особенности протолитов и метапород. Метатерригенные породы в сравнении с PAAS обогащены (в 1,2-1,4 раза) РЗЭ, Th, а наиболее глиноземистые разности K, Rb, высокозарядными элементами. Показано унаследование редкоэлементного состава латерально сближенных канских гранулитов метаосадочными породами енисейского комплекса. Доказан палеопротерозойский, а не архейский, как это принято считать, возраст енисейского комплекса и двухэтапное его формирование. На первом, рифтогенном этапе (1,87-1,85 млрд лет) происходило накопление нижних частей енисейского комплекса и сублукской серии Присаянья, а на втором этапе в обстановке внутриконтинентального растяжения осуществлялось образование вулканитов верхних частей разреза енисейского комплекса (1,74 млрд лет) и сублукской серии (1,75-1,7 млрд лет). Следовательно, позднепалеопротерозойские вулканогенно-осадочные комплексы Енисейского кряжа и Присаянья коррелируются по времени и геодинамическим условиям.

18

Рис. 4.1. Схематическая геологическая карта Ангаро-Канского блока (Енисейский кряж).

1 - фанерозойский (а) и неопротерозойский (б) чехол; 2 - офиолитовые и островодужные комплексы Предивинского террейна (NP3); 3 - метаосадочно-вулканогенные и 4 - метаосадочные енисейского и 5 - канского гранулитогнейсового комплексов; 6 - щелочные сиениты и трахиты (T1-2), риолиты и лейкограниты (D2) Севернинской вулканотектонической структуры; 7 - гранитоиды Нижнеканского массива (О3); 8 – гнейсограниты и сиениты Посольненского массива (РР4, Є1-2); 9 - лейкограниты Чистопольского массива (NP2); 10 - субщелочные граниты (PP4) и 11 - плагиограниты, порфировидные граниты (PP3) Таракского массива; 12 - разломы (а), надвиги (б); 13 - несогласное залегание (а), прочие границы (б); 14 - места отбора проб вулканитов (а), гранитов (б) и осадочных пород (в) на U-Pb возраст. I - Ангаро-Канский блок, II - Предивинский террейн.

Ножкин А.Д., Туркина О.М., Лиханов И.И., Савко К.А.. Палеопротерозойские метавулканогенно-осадочные толщи енисейского метаморфического комплекса на юго-западе Сибирского кратона (Ангаро-Канский блок): расчленение, состав, U-Pb возраст цирконов // Геология и геофизика. – 2019. – Т. 60. - № 10. – С. 1384-1406 .

Ножкин А.Д., Лиханов И.И., Савко К.А., Крылов А.А., Серов П.А.. Сапфиринсодержащие гранулиты Анабарского щита // Геохимия. – 2019. – Т. 64. - № 5. – С. 486-502.

Информационная справка

Основу тематики научных исследований лаборатории составляют такое направления, как тектоника и геодинамика разновозрастных геологических комплексов Центрально-Азиатского складчатого пояса. В результате комплексных исследований в лаборатории был накоплен большой объем геологических, петрологических, геохимических и на их основе охарактеризованы возраст, вещественный состав, структура и геодинамика формирования позднепротерозойско-палеозойских окраинно-континентальных комплексов юго-западной части Сибирского континента. В сотрудничестве со специалистами из Китая, США, Монголии, Казахстана и Кыргызстана подготовлена и в 1995 г. издана Геодинамическая карта Центральной Азии масштаба 1 : 2 500 000, а в 2004 г. - Геодинамическая карта Северо-Восточной Азии масштаба 1 : 5 000 000 вместе с описанием тектонических подразделений. Карты составлены с актуалистических позиций в рамках современной теории тектоники литосферных плит, основывающейся на процессах раскрытия, эволюции и закрытия океанических бассейнов.

Кроме того, в лаборатории успешно развивается научное направление по изучению условий образования структур древних и современных океанов. Физико-химические параметры магматических процессов и гидротермальных систем в палеоокеанических ассоциациях (офиолитах) и в структурах современных океанов устанавливаются с помощью анализа расплавных и флюидных включений в минералах. Начиная с 1974 г. проводится комплексное изучение офиолитов Алтае-Саянской области, Урала, Дальнего Востока, Монголии, Тянь-Шаня и связанных с ними месторождений. С 1990 года, наряду с офиолитами, большое внимание уделяется литосфере современных океанов. Сотрудники лаборатории изучают современные рудообразующие процессы на дне океанических бассейнов с помощью анализа рудных образцов, отобранных глубоководными обитаемыми аппаратами «Мир» из сульфидных построек «черных курильщиков». В ходе 6-ти морских экспедиций в Атлантическом океане были собраны представительные коллекции пород, послужившие основой для исследований магматических и гидротермальных систем. В последнее время, в результате изучения флюидных включений проводится сравнительный анализ физико-химических условий гидротермальных рудообразующих систем «черных курильщиков» Атлантического и Тихого океанов с данными по месторождениям в палеоокеанических структурах. Исследования расплавных включений с помощью современных методов позволили выяснить особенности распределения рудных и флюидных компонентов в рудно-магматических системах колчеданных месторождений, формировавшихся в древних задуговых бассейнах и островных дугах.

К числу основных научных направлений деятельности лаборатории относятся:

  1.  Геодинамика и геотектоника, структурная геология, региональная геология, геологическое картирование, корреляция геологических процессов, геохимия магматических пород.
  2. Ar-Ar и U-Pb геохронология, трековое датирование апатитов.
  3. Геологическое картирование региональных разломных зон и аккреционно-коллизионных поясов Центрально- Азиатского складчатого пояса.
  4. Неотектоника и активная тектоника Центральной Азии: геологическое картирование, роль структуры основания, корреляция, термотектоническое моделирование, эволюция рельефа и осадочных бассейнов, сейсмический риск.
  5.  Физико-химические параметры магматических процессов и гидротермальных систем.
  6. Петрогеохимическая и изотопная характеристики метаморфизм и магматических пород.

В результате комплексных исследований в коллективе накоплен большой объем геологических, петрологических, петрогеохимических и изотопных данных на основе которых охарактеризованы возрасты, вещественный состав, структура и геодинамика формирования позднепротерозойско-палеозойских комплексов Центрально-Азиатского складчатого пояса (ЦАСП). Разработано представление об определяющей роли крупноамплитудных позднепалеозойских сдвигов в формировании структуры пояса.

На основе геологического картирования, тектонического и геодинамического анализа, применения геохронологических и геохимических данных подтверждена глобальная тектоническая асимметрия Земли, представленная в ЦАСП тектонической плитой Палеоазитского океана, характеризующейся наличием в ее составе докембрийских микроконтинентов Гондваны, и тектонической плитой Палеопацифики, характеризующиеся длительной тектоно-магматической эволюцией океанической коры и плюмов. В коллективе проводятся исследования по петрогеохимическому составу, возрасту и условиям формирования метаосадочных и метамагматических пород для выявления геодинамической природы протолитов. Разработаны представления о формировании мезозойской и кайнозойской внутриконтинентальной структуры Центральной Азии как результата передачи деформаций от коллизий, соответственно, Северо-Китайского и Индийского континентов на дальние расстояния по «принципу домино» через «жесткие» структуры докембрийских микроконтинентов, расположенных среди складчатых зон. Обоснована сложная геодинамическая история формирования горного обрамления и осадочного выполнения Кузнецкого и Канско-Ачинского бассейнов в мезозое, Иссык-Кульского, Телецкого и Курайско-Чуйского бассейнов в кайнозое.

Сотрудниками лаборатории впервые в России массово применен метод трекового датирования апатитов в решение геологических задач. На анализе данных стратиграфии, неотектоники, геоморфологии и трекового датирования апатитов показано, что горные системы и осадочные бассейны Тянь-Шаня и южной Сибири формировалась закономерно как результат реактивации сложно построенного фундамента от дальнего воздействия коллизионных процессов на границах тектонических плит.

В лаборатории успешно развивается научное направление по изучению условий образования структур древних и современных океанов. Физико-химические параметры магматических процессов и гидротермальных систем в палеоокеанических ассоциациях (офиолитах) и в структурах современных океанов устанавливаются с помощью анализа расплавных и флюидных включений в минералах. Начиная с 1974 г. проводится комплексное изучение офиолитов Алтае-Саянской области, Урала, Дальнего Востока, Монголии, Тянь-Шаня и связанных с ними месторождений. С 1990 года, наряду с офиолитами, большое внимание уделяется литосфере современных океанов. Сотрудники лаборатории изучают современные рудообразующие процессы на дне океанических бассейнов с помощью анализа рудных образцов, отобранных глубоководными обитаемыми аппаратами «Мир» из сульфидных построек «черных курильщиков». В ходе 6-ти морских экспедиций в Атлантическом океане были собраны представительные коллекции пород, послужившие основой для исследований магматических и гидротермальных систем. В последнее время, в результате изучения флюидных включений проводится сравнительный анализ физико-химических условий гидротермальных рудообразующих систем «черных курильщиков» Атлантического и Тихого океанов с данными по месторождениям в палеоокеанических структурах. Исследования расплавных включений с помощью современных методов позволили выяснить особенности распределения рудных и флюидных компонентов в рудно-магматических системах колчеданных месторождений, формировавшихся в древних задуговых бассейнах и островных дугах. На основе минералогических и геохимических данных выяснены условия геодинамических и физико-химических процессов формирования бонинитсодержащих офиолитовых ассоциаций Горного Алтая. В результате исследования расплавных и флюидных включений, а также на основе данных по составам минералов и пород, установлены физико-химические параметры и геодинамические условия формирования рудоносных комплексов Восточной Тувы в древней переходной зоне океан-континент.

На основе анализа расплавных включений в хромшпинелидах и расчетного моделирования установлены физико-химические условия кристаллизации пород ультраосновных массивов Сибирской платформы. В результате сравнительного анализа данных по магматическим комплексам Сибирской платформы и архипелага Земля Франца-Иосифа определены физико-химические параметры и выяснены особенности эволюции внутриплитного платформенного магматизма. На основе результатов исследования расплавных включений в минералах (с использованием расчетного моделирования и в ходе сравнительного анализа с данными по магматизму архипелага Земля Франца Иосифа) выяснены особенности эволюции физико-химических условий кристаллизации базальтовых и пикробазальтовых расплавов Сибирской платформы в магматических камерах.

Список основных поектов и публикаций:

 

Лаборатория петрологии и рудоносности магматических формаций (211)

 

разд0 общее фото

Заведующий лабораторией

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Андрей Эмильевич Изох 

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук, профессор Андрей Эмильевич Изох

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает более 25 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе:  7 докторов геолого-минералогических наук, 13 кандидатов геолого-минералогических наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

Заведующий лабораторией – д.г.-м.н. Изох Андрей Эмильевич,

Телефон, 373-05-26 (доб.236), 333-21-06; E-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.

 Методы и методики

 

Инфраструктура

 

Важнейшие достижения за 5 лет

 

 Информационная справка

разд1 рис 01 ЮАКузнецов

Юрий Алексеевич Кузнецов (1903 – 1982)

В конце 50-х – начале 60-х годов ХХ века Юрием Алексеевичем впервые выделены и систематизированы главные типы магматических формаций, дана их сравнительная характеристика, рассмотрены особенности состава, металлогении и общие закономерности размещения в структурах земной коры. Предложенная систематика магматических формаций, базирующаяся на вещественных и структурно-тектонических признаках, послужила основой легенд к геолого-формационным картам разного масштаба и различных регионов СССР. Применение формационного метода оказалось весьма плодотворным для решения ряда других теоретических проблем геологии, касающихся общих закономерностей развития магматизма в истории развития Земли. В частности, – связи магматизма с тектоникой, причин разнообразия изверженных горных пород и смены их состава во времени, необратимости геологических процессов и т. д. Эти исследования имели и большое практическое значение, являясь теоретической основой металлогенических прогнозов и обобщений.

Институт геологии и геофизики СО АН СССР на долгое время стал центром научных исследований в формационном направлении. Ю.А. Кузнецовым была создана в институте с самого начала его организации лаборатория магматических формаций, а затем крупный научный отдел, в который вошли три лаборатории: магматических формаций (заведующий – Ю.А. Кузнецов, в последующем – Г.В. Поляков и А.Э. Изох), петрологии изверженных горных пород (Г.В. Пинус, В.В. Велинский, В.А. Симонов) и рудоносности магматических формаций (Э.П. Изох, А.Г. Владимиров).

                          разд1 рис 02 ГВПоляков                                                      разд1 рис 03 ЭПИзох          

                        Глеб Владимирович Поляков,                                                      Эмиль Петрович Изох, 

     заведующий лабораторией магматических                            заведующий лабораторией рудоносности

                        формаций в 1984 - 1999 годы                                      магматических формаций в 1965 - 1984 годы

На основе теоретических обобщений проводилось изучение конкретных магматических комплексов с целью дальнейшей типизации магматических формаций.  Исследования в области эволюционной петрологии, сочетающиеся с прогнозно-металлогеническими обобщениями, были проведены на обширных территориях Центральной и Юго-Восточной Азии (Сибирь, Дальний Восток, Казахстан, Средняя Азия, Монголия, Вьетнам). Важным направлением в магматической геологии стала формационная петрология, предметом которой является петрогенезис закономерных ассоциаций магматических горных пород – магматических комплексов. Формационный подход оказался весьма продуктивным при решении фундаментальных проблем связи магматизма и тектоники, глубинной геодинамики и эволюционной петрологии, выяснении общих закономерностей эволюции эндогенных процессов, запечатлеваемой в верхней части литосферы – земной коре – в виде закономерно повторяющихся породных парагенезов – магматических и рудных формаций, магматических и металлогенических провинций, рядов и т. п. Он был и остается весьма актуальным при изучении сложных рудно-магматических систем, металлогенической специализации магм и связанных с магматизмом процессов рудообразования.

Постепенно сближаясь с исследованиями по физико-химической петрологии, учения о формациях вошли в русло традиционных рудно-петрологических исследований с приоритетом физико-химического анализа и моделирования, но характеризуясь вместе с тем отчетливой геодинамической направленностью. В конце ХХ века в формационных исследованиях усилился металлогенический аспект, заметно возросла роль вещественных признаков, включая детальные изотопно-геохимические характеристики при оценке рудной специализации и потенциальной рудопродуктивности магматических комплексов. Магматический комплекс стал учитываться как обязательная составная часть рудно-магматических систем, являющихся основой современного металлогенического анализа.

С началом ХХI века новые изотопно-геохимические методы позволили существенно уточнить возраст и геологическую позицию, источники вещества, а также взаимоотношения различных компонентов рудно-магматических систем. В сочетании с разработкой программных методов численного моделирования экспериментальных и природных систем это дает возможность построения современных петролого-генетических моделей и, соответственно, более корректного решения прогнозно-металлогенических задач применительно к рудно-петрографическим провинциям. Кроме того, большое внимание уделялось вопросам связи магматизма и тектонических режимов, что позволило выделять габброидные и гранитоидные серии как индикаторы разных геодинамических режимов в эволюции складчатых поясов. В этом направлении работали сотрудники лаборатории петрогенезиса магматических формаций под руководством профессора Андрея Эмильевича Изоха и лаборатории орогенного магматизма и метаморфизма под руководством профессора Александра Геннадьевича Владимирова.

                      разд1 рис 04 АЭИзох                                            разд1 рис 05 АГВладимиров                                                         Андрей Эмильевич Изох,                                               Александр Геннадьевич Владимиров,

                                           профессор,                                                                                   профессор,

         заведующий лабораторией петрогенезиса и                          заведующий лабораторией орогенного

              рудоносности магматических формаций                                      магматизма и метаморфизма

В 2005 году при образовании Института геологии и минералогии им. В.С. Соболева СО РАН научные исследования в области магматических формаций, магматизма и геодинамики, были вновь объединены в Лабораторию петрологии и рудоносности магматических формаций под руководством А.Э. Изоха.

Научные исследования в области магматической геологии и петрологии изверженных горных пород ведутся в Институте более чем половину века. За это время геологическая наука пережила коренную смену геологической парадигмы (появление концепции плитной тектоники, а затем и глобальной геодинамики, сочетающей тектонику плит и теорию плюмов). Тем не менее формационный анализ как необходимый и эффективный метод изучения магматических и рудных образований на пути построения более совершенных петрогенетических и геодинамических моделей сохранил свое значение как в фундаментальной, так и в прикладной сферах геологии.

Список основных проектов и публикаций: