Structure

 

Лаборатория термобарогеохимии (436)

Заведующий лабораторией

Доктор геолого-минералогических наук Томиленко Анатолий Алексеевич.

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Томиленко Анатолий Алексеевич.

Кадровый состав лаборатории

На сегодняшний день состав лаборатории насчитывает 34 штатных сотрудников, включая 3 докторов геолого-минералогических наук, 1 доктора физико-математических наук, 16 кандидатов наук и 15 сотрудников возрастом до 39 лет, из которых 3 студента магистратуры и 6 аспирантов.

 

В разное время сотрудниками лаборатории термобарогеохимии являлись Ю.А. Долгов, И.Т. Бакуменко, Т.Ю. Базарова, В.С. Шацкий, Н.П. Похиленко, Н.А. Шугурова, Н.Ю. Осоргин, Л.Ш. Базаров, О.Н. Косухин, М.Ю. Михайлов, И.В. Моторина, Н.М. Подгорных, Ю.В. Дублянский, А.П. Шебанин, С.В. Ковязин. Их труды внесли большой вклад в развитие как лаборатории, так и термобарогеохимии в целом.

Контакты

Томиленко Анатолий Алексеевич, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., тел. +7 (383) 330-85-39, +7 (383) 373-03-48.

Методы и методики

Сотрудники лаборатории термобарогеохимии в процессе работы используют широкий спектр современных методов исследования:

  • оптическая микроскопия,
  • микротермометрические исследования,
  • рамановская спектроскопия,
  • ИK-фурье спектроскопия,
  • газовая хромато-масс-спектрометрия,
  • газовая хроматография,
  • ICP-MS с лазерной абляцией вещества,
  • вторично-ионная масс-спектроскопия,

Помимо перечисленных методов также используются методики на оборудовании ЦКП (рентгено-спектральные методы анализа).

Инфраструктура 

 

Важнейшие достижения за 5 лет

Впервые на основании результатов изучения флюидных включений в природных алмазах и минералах мантийных пород получены прямые данные, которые существенно расширяют имеющиеся представления о составе флюидов, участвующих в процессах минералообразования в мантии Земли (Томиленко и др., 2001, 2009, 2015, 2016, 2017, 2018; Соболев и др., 2018 и др.). Согласно нашим исследованиям во флюидных включениях в природных алмазах из кимберлитовых трубок Якутской алмазоносной провинции и северо-востока Сибирской платформы и Урала было установлено от 123 до 191 летучих соединений. Причем практически для всех природных алмазов основными летучими компонентами флюидных включений являются углеводороды и их производные, в том числе и высокомолекулярные: алифатические (парафины, олефины), циклические (нафтены, арены), кислородсодержащие (спирты и эфиры, альдегиды, кетоны, карбоновые кислоты), гетероциклические соединения (диоксаны и фураны), а также азот-, серо- и хлорсодержащие соединения. Доля углеводородов и их производных в составе мантийных летучих может достигать 95 %, в том числе до 9.0 % серо-, хлор- и фторсодержащих соединений и более 11.0 % азотсодержащих соединений. Причем нередко в составе предельных углеводородов главная роль принадлежит наиболее тяжелым углеводородам ряда тетрадекан (С14Н30) - гексадекан (С16Н34), количество которых может достигать 80 %. При этом доля метана ничтожно мала и составляет менее 0.03 %. Таким образом, впервые получены данные, свидетельствующие о важной роли углеводородов и их производных в процессах алмазообразования в мантии Земли, что существенно расширяет имеющие представления о генезисе алмазов. Это свидетельствует о наличии сильно восстановленных углеродных флюидов в субконтинентальной литосферной мантии и существенно расширяет имеющие представления о генезисе алмазов. Кроме того, это свидетельствуют о том, что в верхней мантии существуют области с низкими значениями фугитивности кислорода, в которых, по-видимому, возможен абиогенный синтез углеводородов и их производных, соответствующих по составу компонентам природного газа и нефти, что может привести к пересмотру некоторых глобальных расчетов, в том числе и климатических, которые увязаны с глобальным круговоротом углерода.

В лаборатории термобарогеохимии был предложен новый подход для выяснения генезиса, состава, возраста и длительности кристаллизации магм протолитов архейских пород, основанный на результатах изучения состава и возраста расплавных включений в акцессорном цирконе из этих пород (Чупин и др., 1992, 1993,1994, 2006, 2015; Chupin et al., 1998, 2008, 2010, 2012). Установлены составы первично-коровых магм и генезис протолитов древнейших “серых гнейсов” тоналит-трондьемитового состава из различных регионов Мира (Анабарский, Алданский, Балтийский, Южно-Африканский и Канадский докембрийские щиты). На основе данных о составе и возрасте расплавных включений SHRIMP датированием вмещающего циркона впервые установлено, что интервал времени образования кислых вулканитов архейской части разреза Кольской сверхглубокой скважины (Балтийский щит) составляет около 30 млн. лет.

Использование методов термобарогеохимии имело чрезвычайно важные значения для получения прямой генетической информации относительно условий кристаллизации пород в сложных щелочно-ультраосновных карбонатитовых массивах, включающих широкий спектр пород от карбонатитов, ийолитов-уртитов до мелилитовых-монтичеллитовых пород и оливинитов-дунитов (Panina, 2005; Panina, Usoltseva, 2008; Панина, Моторина, 2013; Рокосова, Панина, 2013; Панина, 2015; Панина и др., 2016, 2017, 2018; Рокосова и др., 2016). С помощью изучения включений впервые в мировой практике были получены прямые доказательства кристаллизации кальцит-доломитовых карбонатитов и нефелиновых пород из магматических расплавов, вопреки широко распространенному мнению об их метасоматическом происхождении. Впервые были также получены чрезвычайно высокие температуры кристаллизации меймечитов, образование которых рассматривалось как следствие плавления мантийного вещества. Было зафиксировано, что все исходные расплавы, участвовавшие в формировании рассматриваемых пород, обогащены флюидами – СО2, щелочами, S, F, Cl, P. В процессе кристаллизации, проявления процессов дифференциации и фракционирования при высоком содержании флюидов и критическом количестве Са проявляется карбонатно-силикатная несмесимость. В промежуточных камерах карбонатитовые расплавы распадаются на несмесимые карбонатные и солевые фракции – щелочно-сульфидную, щелочно-хлоридную, щелочно-фторидную, щелочно-фосфатную и Fe-Mg-Ca-карбонатную. Впервые были получены прямые доказательства, что в формировании пород щелочно-ультраосновных карбонатитовых комплексов принимали участие несколько родоначальных магм, отличающихся по типу щелочности, обогащению летучими компонентами, содержанию некогерентных компонентов, их индикаторным отношениям и температурам. Впервые было установлено, что оливиниты кристаллизовались из ларнит-нормативной камафугитовой магмы, а не из щелочно-ультраосновной, как дуниты. Также впервые было зафиксировано, что в формировании Томторского массива принимали участие натриевые и калиевые базитовые расплавы, обогащенные V, REE, Y и Nb, Zr, REE, Ti, соответственно.Было также впервые установлено, что в отличие от классических лампроитов, исходные расплавы, участвовавшие в формировании алданских лампроитов, в ходе кристаллизации эволюционировали в сторону миаскитовых расплавов, имели высокую железистость и высокое отношение SiO2/Al2O3, что может быть связано, вероятнее всего, со смешением лампроитовой и щелочно-базальтовой магм.

Для объяснения флуктуаций Р-Т параметров, плотности и состава пегматитообразующих флюидов предложена модель адиабатического расширения и сжатия. Адиабатическое расширение и сжатие рассматриваются как причина флуктуации растворимости тех или иных веществ в водных растворах, а также как причина периодической гетерогенизации флюида. (Долгов, 1968). Установлено, что в ходе образования миароловых гранитных пегматитов силикатные расплавы участвуют в кристаллизации всех без исключения зон. Это шло в разрез с концепцией А.Е. Ферсмана, который считал, что кристаллизация силикатного расплава заканчивается на стадии образования графического пегматита, а остальной процесс происходит во флюидной фазе. Исследования И.Т. Бакуменко, О.Н. Косухина и В.П. Чупина продемонстрировали, что расплавные включения, подтверждающие присутствие силикатных расплавов, встречаются и в корневых частях миаролового кварца, который, как считалось, имеет гидротермальное происхождение. По температуре гомогенизации этих включений было установлено, что магматическая кристаллизация в пегматитах могла иметь место при температурах около 500°С. (Косухин и др., 1984). Позднее было показано, что наиболее поздние силикатные жидкости (водно-силикатные жидкости, ВСЖ) заключительных стадий магматической кристаллизации редкометалльных гранитов и турмалиноносных миароловых гранитных пегматитов образуются либо путем постепенной трансформации из силикатных расплавов, либо осаждением из водного флюида, богатого щелочами, фтором и бором, имеют консистенцию коллоидных растворов – гелей, и обладают способностью к экстремальному концентрированию редких литофильных элементов, фтора и бора (Смирнов, 2015; Смирнов и др., 2017).

Енисейский кряж является стратегически важным регионом России по запасам золота с прогнозными ресурсами рудного золота более 2000 т (Сердюк и др., 2010). На территории рудных полей выявлены десятки кварцевых жил, из которых промышленный интерес представляют лишь единицы (Середенко, 1985). Информация, полученная при комплексном изучении флюидных включений в кварце, сульфидах и самородном золоте, дает возможность выявить основные параметры минералообразования (температура, давление и состав флюидов) на золотоносных и незолотоносных кварцевых жилах. При исследовании флюидных включений в минералах кварцевых жил различной золотоносности месторождений Енисейского кряжа и Северного Казахстана было установлено, что формирование золотоносных ассоциаций происходит преимущественно углекислотно-углеводородными флюидами, а незолотоносные – водно-углекислотными. Температура, давление и соленость флюида золотоносных ассоциаций выше, чем в незолотоносных. Полученные характеристики флюидов могут иметь практическое применение при поисках и оценке новых месторождений и рудопроявлений (Tomilenko et al., 2010; Рябуха и др., 2015; Хоменко и др., 2016; Гибшер и др., 2017, 2018).

Информационная справка

Лаборатория термобарогеохимии была образована в 1964 году. В период 1964-88 гг. лабораторию возглавлял д.г-м.н. Долгов Ю.А., с 1988 г. по настоящее время заведующим лабораторией является д.г-м.н. Томиленко А.А. За долгую историю лаборатории термобарогеохимии появились и были развиты новые направления, охватывающие практически всё разнообразие минералообразующих процессов от нижних частей литосферной мантии до процессов и явлений на поверхности Земли.

На протяжении всего времени деятельности лаборатории проводились методические работы. Разработаны высокотемпературная термокамера с инертной средой конструкции Осоргина и Томиленко (до 1400°С) (Осоргин, Томиленко 1990); метод гомогенизации водосодержащих включений (Смирнов и др., 2003; Смирнов и др., 2011); разрабатывался и совершенствовался метод газовой хроматографии под задачи анализа флюидных включений (Осоргин, 1990) и газовой хромато-масс-спектрометрии (Tomilenko et al., 2015, 2019; Томиленко и др., 2016, 2018).

Фотографии из истории лаборатории можно посмотреть здесь

 

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория геоинформационных технологий и дистанционного зондирования (284)

Заведующий 

Доктор геолого-минералогических наук Зольников Иван Дмитриевич 

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Зольников Иван Дмитриевич  

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 15 сотрудников, в том числе: 2 доктора геолого-минералогических и 1 доктор географических наук, 5 кандидатов наук.

Контакты

Секретарь лаборатории - Чупина Дарья This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..

Методы и методики

В своей работе сотрудники лаборатории совмещают традиционные методы полевых и камеральных исследований с новейшими компьютерными технологиями.

Инфраструктура

Коллектив лаборатории имеет необходимое материально-техническое обеспечение (компьютеры и соответствующая периферия) и лицензионное программное обеспечение (ARCGIS, ENVI), а также авторское программное обеспечение сотрудников лаборатории.

Архив геологических карт ИГМ СО РАН. Ресурс содержит каталог и поисковую систему по картографическим материалам института, с возможностью заказа электронных копий карт для сотрудников - http://nrcgit.ru/mx.

Геотермический атлас Сибири и Дальнего Востока (2009-2015) - http://maps.nrcgit.ru/geoterm/.

Свидетельство № 2018620199 База данных "Микро- и макроэлементный состав почв Новосибирского Академгородка" / Зольников И.Д. Лямина В.А. Богуславский А.Е.; правообладатель федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. B.C. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (RU). - № 2017621426 ; заявл. 04.12.2017 ; зарегистр. 02.02.2018.

Свидетельство № 2016621639 База геоданных “Радиоуглеродная хронология палеолитических памятников Сибири и Дальнего Востока России” / Кузьмин Я.В., Дементьев В.Н. (RU) ; правообладатель Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева (RU). - ; зарегистр. 02.12.2016.

Свидетельство № 2014615752. Программный модуль извлечения и специальной обработки данных MODIS для решения задач оценки состояния растительности: программа для ЭВМ / Д. В. Пчельников, Н. Н. Добрецов (RU); правообладатель федеральное государственное учреждение науки Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева (RU). - № 2014613618 ; заявл. 22.04.2014; зарегистр. 02.06.2014.

Свидетельство № 2014631410 Геотермический атлас Сибири и Дальнего Востока(2009-2012) : база данных для ЭВМ / А. Д. Дучков, М. Н. Железняк, Д. Е. Аюнов, О. В. Веселов, Л. С. Соколова, С. А. Казанцев, П. Ю. Горнов, Н. Н. Добрецов, И. И. Болдырев, Д. В. Пчельников, А. Н. Добрецов ; правообладатели: ИНГГ СО РАН, ИМЗ СО РАН, ИМГиГ ДВО РАН, ИТиГ ДВО РАН, ИГМ СО РАН (RU). - №2014621465 ; заявл. 21.10.2014 ; зарегистр. 30.12.2014.

Важнейшие достижения за 5 лет

Реконструирована палеогеографическая история Аральского моря за последние 2000 лет.

Аральское море - крупное внутриконтинентальное соленое озеро западной части Центральной Азии вызывает большой интерес из-за его быстрого сокращения в течение последних 50 лет, что привело к катастрофическим экологическим и социально-экономическим последствиям.

Выполнено обобщение ранее опубликованных и новых, полученных авторами, данных по строению отложений Аральского моря. Выполненное сотрудниками лаборатории №284 радиоуглеродное датирование находок из археологических памятников (древесин, костей животных и человека, пня саксаула), всего 12 проб, дало интервал возрастов 1.0-0.5 кал. т.л.н. Эти даты совпадают с определениями возраста позднесредневековой кердеринской регрессии по седиментологическим и палеонтологическим данным. Заселение человеком безжизненного осушенного дна Аральского моря в средневековье было возможно только если там был источник пресной воды.

Были дешифрированы русла и дельта Сырдарьи, протягивающиеся на 120 км на сухом дне Аральского моря. История изменений гидросети также является важным источником информации об изменениях Аральского моря.  Русла рек Сырдарья и Амударья легко меняли направление своего течения, формируя обширную дельту (400х200 км для Сырдарьи и 300х300 км для Амударьи). Для Сырдарьи установлена четкая закономерность изменения возраста русел от древних к молодым с юга на север. Средневековые русла датированы по радиоуглероду 10 и 12-14 веками н.э., что совпадает с данными по памятникам Кердери и геологическими данными о средневековой регрессии. Таким образом, реконструирована палеогеографическая история Аральского моря за последние 2000 лет. Причины изменений уровня были как климатические, так и антропогенные, так как Средняя Азия - регион с более 2000-летней историей интенсивного земледелия.

Проведено комплексное изучение геологического возраста и древней ДНК раннего человека современного типа (Homo sapiens sapiens) из Сибири.

Находка Усть-Ишим является на сегодняшний день самой древней в мире как по возрасту, определенному путем прямого датирования радиоуглеродным методом, так и по анализу древней ДНК. Этот древний индивидуум принадлежал к пионерному населению, которое заселило северную Евразию во второй половине позднего плейстоцена.

Эта уникальная находка бедренной кости человека была сделана на берегу р. Иртыша близ пос. Усть-Ишим (Омская обл.). Анализ митохондриальной ДНК усть-ишимского человека показал, что он принадлежит мужчине, относящемуся к гаплогруппе R, которая сегодня широко распространена в Евразии. Тем не менее, усть-ишимец, скорее всего, не оставил потомков среди живущих сегодня людей, т.е. его популяция полностью вымерла в глубокой древности. Согласно анализу ядерного генома (Y-хромосомы), усть-ишимец находится у основания (т.е. является предком) гаплогруппы K(xLT), также широко распространенной сегодня в Евразии. Также было установлено, что в геноме Усть-Ишима примесь неандертальской ДНК (2.3%) больше, чем у нынешнего населения Евразии, где она составляет до 1.5-2%. Это означает, что усть-ишимский человек жил вскоре после случайного скрещивания неандертальцев и H. sapiens sapiens, и его ДНК в этом отношении является “свежей”, т.к. по ходу размножения доля неандертальской ДНК постепенно уменьшается. Этот факт сам по себе имеет большое значение для изучения истории эволюции современного человека и его возможной генетической связи с другими видами гоминид.

Одним из важнейших выводов анализа ДНК усть-ишимца стало то, что он одинаково близок по геномной последовательности как к живущим сегодня азиатам, так и к европейцам. Это означает, что население, частью которого он представлял, еще не разделилось на европейскую и азиатскую “ветви”, и выступало как единое целое с точки зрения ДНК. Отсюда можно сделать вывод о том, что миграция раннего современного человека из Африки через Левант в другие регионы Евразии не была ограничена только “южным маршрутом” - из Аравии по берегу Индийского океана в Юго-Восточную Азию и, в конце концов, в Австралию, как это долгое время принималось практически в качестве аксиомы. Также существовал “северный маршрут” - из Леванта в Сибирь; вероятно, через Средний Восток и Центральную Азию, либо через Кавказ. Этот вывод получен впервые на основе прямых данных о древней ДНК палеолитического человека Сибири.

Полученные по Усть-Ишиму данные надежно свидетельствуют о проживании около 45 000 лет назад на юге Западной Сибири людей современного анатомического типа (H. sapiens sapiens). Информация по древней ДНК позволяет по-новому реконструировать историю расселения современного человека по Евразии. Находка Усть-Ишим является на сегодняшний день самой древней в мире как по возрасту, определенному путем прямого датирования радиоуглеродным методом, так и по анализу древней ДНК. Этот древний индивидуум принадлежал к пионерному населению, которое заселило северную Евразию во второй половине позднего плейстоцена.

Информационная справка

ГИС-центр, как лаборатория, был создан в 1997 году, при активной поддержке председателя СО РАН академика В.А. Коптюга и его заместителя академика Н.Л. Добрецова. В эти годы геоинформационные технологии вошли в число приоритетных направлений и активно поддерживались руководством Академии наук и правительством РФ. Первым заведующим лаборатории был к.т.н. И.С. Забадаев - программист-разработчик и руководитель ряда пионерных ГИС-проектов в Сибири. В 2002 году лабораторию возглавил к.г.-м.н. Н.Н. Добрецов, в связи с отъездом И.С. Забадаева за рубеж.

На протяжении ряда лет Новосибирский ГИС-центр был головным центром Сибирского отделения РАН по геоинформационным технологиям, через который осуществлялась координации научно-исследовательской деятельности региональных ГИС-центров Сибири (в Томске, Красноярске и др.). Популяризировались методы ГИС и ДЗ (в том числе, через проведение специализированных конференций), разрабатывались алгоритмы и программное обеспечение в области ГИС. Примерно в 2000 году, этап внедрения ГИС в практику НИР завершился, в связи с появлением на рынке доступных полнофункциональных ГИС, т.к.: ArcInfo и MapInfo, а также систем обработки цифровых изображений: ENVI, Erdas и др. В том числе - бесплатных.

Лаборатория ГИС и ДЗ разрабатывает технологии пространственного анализа и мониторинга природных и природно-антропогенных ландшафтов. Организует полевые исследования и участвует в них. Проводит анализ геолого-геоморфологических, геофизических, геохимических данных методами ГИС. Широко развивает методики компьютерного дешифрирования данных дистанционного зондирования Земли, включая космоснимки высокого разрешения и данные с БПЛА. Совершенствует технологии ГИС и ДЗ, ориентированные на выявление и картографирование рудоконтролирующих факторов. Еще одним направлением деятельности лаборатории является обучение студентов современным методикам работы в ГИС для выполнения теоретических и полевых работ. Результаты работ лаборатории оформлены в виде: публикаций, авторских свидетельств, методологических пособий, Интернет-ресурсов и сервисов, программных продуктов.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата (224)

Заведующий лабораторией 

Доктор геолого-минералогических наук Зыкин Владимир Сергеевич.

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Зыкин Владимир Сергеевич.

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 27 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 3 доктора геолого-минералогических наук, 5 кандидатов геолого-минералогических наук, 1 кандидата технических наук, а также 6 научных сотрудников без степени и квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты: +7 (383) 333-29-23.

Методы и методики

  1. Стратиграфический метод.
  2. Палеопедологический.
  3. Геоморфологический метод.
  4. Радиоуглеродный метод датирования.
  5. Палеомагнитный и петромагнитный методы.
  6. Рентгенофлюоресцентный, рентгенофазовый, рентгеноструктурный анализы и инфракрасная спектроскопия.
  7. Литологический (гранулометрический и микроморфологический анализы, морфоскопия и морфометрия кварцевых зерен).
  8. Палеонтологический (макротериологический, микротериологический, малакофаунистический).

Инфраструктура

  1. Приборная основа Радиоуглеродной группы лаборатории № 224 ИГМ СО РАН включает в себя:
    • Два ультра- низкофоновых жидко-сцинтилляционных спектрометра-радиометра QUANTULUS-1220 (производства Финляндии и США).
    • Производственную линию по получению ацетилена из карбида лития и последующему синтезу бензола для радиоуглеродного датирования из углеродсодержащих образцов.
    • Физико-химическое оборудование для работы на линии синтеза бензола и спектрометрах-радиометрах QUANTULUS-1220.
    • Коллекция радиоуглеродных фонов/эталонов уникальная для каждого спектрометра-радиометра.
  2. Палеомагнитное оборудование: измеритель магнитной восприимчивости Bartington Instruments MS2C Core Scanning Sensor; измеритель намагниченности MAGO; магнетометр Dual Speed Spinner Magnetometer JR-6A, MAG-03M; LDA-3A AF Demagnetizer, термодемагнетизатор Magnetic Measurements Thermal Demagnetiser (MMTD80).
  3. Оборудование для гранулометрического анализа: грохот вибрационный Analysette 3 PRO; лазерный анализатор частиц Analysette-22a.
  4. Рентгеновские автоматизированные дифрактометрами: ДРОН-4, ДРОН-3М, ИК-спектрометрами: Specord-75IR, Specord-M80, КР-спектрометр: RAMANOR-U1000, порошковым рентгеновским дифрактометром ARL X'TRA (Швейцария), фурье спектрометром FT-IR VERTEX 70.
  5. Микроскопы Zeiss SteREO Discovery.V20 и V8, Альтами СМ0870-Т, ПОЛАМ 213М.

Важнейшие достижения за 5 лет

1. Разработана детальная лессово-почвенная последовательность плейстоцена Западной Сибири, наиболее полно отражающая глобальные климатические события. Установлено, что строение ископаемых педокомплексов в лессовой записи отчетливо отражает структуру теплых нечетных стадий непрерывных глобальных последовательностей, состоящих из сближенных теплых событий, разделенных относительно короткими холодными событиями. Сравнение ископаемых почв Западной Сибири, развивающихся в межледниковые эпохи, с современной (голоценовой) почвой в сходных геоморфологических условиях показало большую мощность плейстоценовых ископаемых почв, что свидетельствует о том, что крупные межледниковья, в том числе и последнее, были значительно продолжительнее голоцена. Сопоставление профилей голоценовой почвы и шадрихинской почвы, формировавшейся в 11 изотопно-кислородную стадию, во время которой геометрия земной орбиты была близка современной, а стабильные тёплые межледниковые условия продолжались около 40 000 лет, показало, что ее мощность в три раза больше, чем у голоценовой почвы, развивающейся в тех же условиях. Это соответствует непрерывному почвообразованию продолжительностью более 30 000 лет, что позволяет говорить о том, что голоцен представляет собой начальную фазу длительного потепления.

2. Изучение голоценового рельефа, текстурный анализ эоловых отложений, морфоскопия и морфометрия песчаных кварцевых зерен, а также радиоуглеродное датирование и изучение почв позднего голоцена на территории Западно-Сибирской равнины позволили установить, что в течение последних 1200 лет происходили короткие квазипериодические колебания среднегодовой температуры воздуха и увлажнения климата, проявившиеся в чередовании горизонтов эоловых песков и почв. В течение коротких фаз похолодания и аридизации климата усиливались эоловые процессы и формировались эоловые пески и эоловый рельеф. В течение коротких фаз потепления и увлажнения климата происходило закрепление эоловых песков растительностью и образование почв. В интервале от 1200 до 1860 гг., соответствующему холодному малому ледниковому периоду выявлена фаза интенсивной активизации эоловых процессов, выраженная в формировании эоловых песчаных массивов и отдельных дюн и эолового рельефа. 

Рис. Активизация эоловых процессов в малый ледниковый период

3. Получены новые данные об изменении климата Центрального Забайкалья в позднем плейстоцене и голоцене на основе совместных минералого-кристаллохимических, геохимических и палинологических исследований донных отложений оз. Арахлей. Выделены 4 стадии эволюции озера, обусловленные изменениями природно-климатических обстановок (циклами иссушения/увлажнения). Показано, что природная среда бассейна оз. Арахлей контролировалась изменениями глобальной атмосферной циркуляции, формировавшими климат Северного полушария. Установлено, что геосистемы Центрального Забайкалья, несмотря на их расположение во внутренних районах Евразийского континента, отчетливо и быстро реагировали на глобальные изменения климата.


(а)


(в)


(б)

(а) А - расположение оз. Арахлей на территории Забайкалья; B - в системе Арахлейских озер c точкой бурения керна (красным). (б) Результаты математического моделирования XRD профилей карбонатов осадков озера в области d104 пиков. (в) Литологическая колонка донных осадков оз. Арахлей, возрастная модель, распределение карбонатных минералов, кварца, полевых шпатов, ОВ; стадии и палинозоны.

Solotchina E.P., Bezrukova E.V., Solotchin P.A., Shtock O., Zhdanova A.N. Late Pleistostene–Holocene sedimentation in lakes of Central Transbaikalia: implications for climate and environment changes // Russian Geology and Geophysics. 2018. Vol. 59. No 11. P. 1419-1432.

Солотчин П.А., Солотчина Э.П., Скляров Е.В., Страховенко В.Д.  Жданова А.Н., Даниленко И.В. Аутигенное карбонатообразование в малых озерных бассейнах Западного Забайкалья // Вестн. Забайкал. гос. ун-та. 2018. Т. 24. № 6. С. 45-54.

Информационная справка

Основные направления исследований лаборатории были заложены член-корреспондентом АН СССР Владимиром Николаевичем Саксом, Сергеем Леонидовичем Троицким и Станиславом Анатольевичем Архиповым в 1960-70-хх годах. С 1997 года организована лаборатория геологии кайнозоя, палеоклиматологии и минералогических индикаторов климата под руководством В.С. Зыкина. Проводимые исследования связаны с разработкой стратиграфии кайнозоя Сибири и выявлении в нем геологических, биотических и климатических событий, установлением пространственно-временных закономерностей глобальных и региональных изменений природной среды и климата Северной Азии, их хронологии, эволюции, направленности, разномасштабной периодичности и амплитуды, а также с выявлением региональных и глобальных особенностей протекания природного процесса и возможных реакций природных систем на колебания климата для прогноза последствий глобальных изменений природной среды и климата.

Сейчас в лаборатории работают 3 доктора наук, 6 кандидатов наук, научные сотрудники без степени, инженеры, а также аспиранты и студенты. В лаборатории выполняется радиоуглеродный анализ, который является одним из немногих методов, позволяющих датировать археологические объекты и практически любые углеродсодержащие материалы (древесный уголь, торф, гумус, кости, раковины и др.), счет активности углерода датируемых проб производится на Quantulus-1220.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория литогеодинамики осадочных бассейнов (220)

 

лаб 220 общее фото

Заведующий лабораторией 

Кандидат геолого-минералогических наук, Жимулев Федор Игоревич 

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук, профессор РАН,  Летникова Елена Феликсовна 

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории включает 20 человек, 12 из которых являются научными сотрудниками, среди них 3 человека имеют ученые степени доктора наук и 9 человек – кандидата наук.

Контакты

Заведующий лабораторией Ф. И. Жимулев, корпус экспериментальных исследований к. 420,
 This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.https://www.researchgate.net/profile/Fi_Zhimulev

Методы и методики

Коллектив лаборатории использует широкий спектр методик исследования вещественного состава отложений, среди которых изотопные характеристики осадочных карбонатных пород, U-Pb датирование детритовых цирконов и определение Nd-модельного возраста терригенных пород, термохронологическое датирование апатита.

Основным подходом группы в изучении климатообусловленных изменений ландшафтов этого горного региона является мультидисциплинарность исследований при ведущей роли методов четвертичной геологии и геоморфологии. В комплекс применяемых методов входят также палеонтологический (палинологический, остракодовый анализы, анализ озерных осадков Корде-Успенской), рентгеноструктурный, палеопочвенный. Огромное количество археологических памятников различных эпох - от палеолита до Средневековья - обуславливает высокую информативность геоархеологического подхода. Все исследования проводятся на геохронологической основе: широко используются методы радиоуглеродного датирования, дендрохронологии, оптически стимулированной люминесценции.

заброска через высокогорные болота

Заброска через высокогорные болота

Методика аналитической микростратиграфии создана на основе метода микро-РФА с возбуждением синхротронным излучением (µ-РФА СИ). Проводится исследование кернов донных отложений с высоким пространственным разрешением (0,1-1 мм) с одновременным определением более 25 породообразующих и следовых элементов. Возрастная модель на основе изотопных анализов (Cs-137, Pb-210, C-14) и варвохронологии (при наличии годовой слоистости) позволяет строить временные ряды литолого-геохимических данных, используемых для реконструкций основных климатических параметров.

буровая платформа

Буровая платформа, для отбора проб донных осадков

бурение донных осадков со льда замерзшего озера

Бурение донных осадков со льда замерзшего озера

подъем проб донных осадков

Подъем проб донных осадков

 

Инфраструктура

Специализированное оборудование, ПО, базы данных, и т.п.

 

Важнейшие достижения за 5 лет

В отложениях и рельефе установлены следы катастрофических паводков, связанных с прорывами ледниково- и моренно-подпрудных озер из  межгорных впадин ЮЗ Тувы в предгорную Ачитнурскую котловину СЗ Монголии, что наглядно демонстрирует обусловленность развития ландшафтов и гидросети предгорных котловин от процессов дегляциации в их горном обрамлении в эпохи плейстоценовых оледенений. Впервые датированы отложения последних катастрофических гляциогенных паводков в Курайской впадине ЮВ Алтая, происходивших здесь в сартанскую (МИС-2) эпоху; в отложениях ледниково-подпрудных озер Алтая установлен комплекс глубоководных и пресноводных остракод, считавшийся эндемичным для Тибетского нагорья. Показано, что голоценовые и современные ледники Алтая не являются реликтами последнего плейстоценового оледенения, как это считалось ранее – неоднократным наступаниям ледников во второй половине голоцена (неогляциале) предшествовало полное таяние позднеплейстоценового оледенения и регенерация леса в зоне современного оледенения. Флуктуации климата в неогляциале уже приводили к уменьшению ледников, значительно уступавших по размерам современным ледникам. В настоящее время ледники Алтая вновь быстро сокращаются, что не является следствием лишь антропогенного воздействия на климат. Показана пространственно-временная взаимосвязь других природных процессов (в том числе почвообразования) и смены археологических культур с климатообусловленными колебаниями размеров ледников в голоцене.

ледник в горах Алтая

Ледник в горах Алтая

шурф в моренных отложениях Горного Алтая

Шурф в моренных отложениях Горного Алтая

 

Информационная справка

Лаборатория основана в 2017 году. Коллектив лаборатории выполняет базовый проект «Континентальные осадочные палеобассейны различных тектоно-седиментологических типов». В фокусе проводимых исследований, находятся взаимосвязи процессов осадконакопления с тектоническим режимом и климатическими изменениями. Древние и современные осадочные бассейны, а также сам процесс осадконакопления являются наиболее чуткими и высокоразрешающими индикаторами различных изменений природной среды, а современные аналитические методы, позволяют извлекать из данных объектов большой объем информации.

C осадочными палеобассейнами континентов связаны крупнейшие месторождения железных руд, марганца, меди, свинца, цинка, золота, урана и других цветных, редких и благородных металлов. Они так же являются зонами генерации и накопления горючих полезных ископаемых (нефть, газ и уголь), горно-химического сырья и строительных материалов. В последние десятилетия, объектом пристального внимания стали комплексные крупнотоннажные объекты с низкими содержаниями полезных компонентов – разнообразные металлоносные сланцы. Россия в значительной степени отстает от зарубежных стран по роли осадочных рудных месторождений в ее минерально-сырьевой базе; известные же месторождения во многих случаях значительно уступают по качеству руд иностранным аналогам. Так, на территории России до настоящего времени не известны примеры сравнительно недавно открытых крупных зарубежных осадочных месторождений Co, Ni, Mo, W, U, Au, Sr, Ba, платиноидов (Мак-Артур-Ривер, Маунт-Айза, Олимпик-Дам, все – Австралия; Нижнеселезское, Польша; Сонг-линь и Баян-Оба – Китай; Карлин, США и др.). Все это делает крайне актуальной проблему качественно новых подходов к изучению разновозрастных осадочных бассейнов на территории России.

Актуальность изучения осадочных бассейнов определяется не только полезными ископаемыми. Осадочные бассейны континентов являются наиболее надежным источником информации об изменениях климата отдельных регионов и планеты в целом в геологическом прошлом. Кроме климатических изменений, осадконакопление реагирует на сейсмические события, что позволяет выявлять и датировать древние крупные землетрясения, определять периодичность этих явлений и проводить сейсмическую оценку риска территорий. В осадочной летописи запечатлена эволюция развития отдельных тектонических структур в прошлом, включая этапы тектоно-магматической активности, что широко используются при палеогеодинамических реконструкциях. Вышесказанное определяет необходимость всестороннего изучения строения и эволюции континентальных осадочных палеобассейнов с применением современных методических подходов и аналитических методов.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория фазовых превращений и диаграмм состояния вещества Земли при высоких давлениях (454)

 

aaa

Заведующий лабораторией

Профессор РАН, доктор геолого-минералогических наук, Шацкий Антон Фарисович 

Научный руководитель базового проекта

Шацкий Антон Фарисович 

Кадровый состав лаборатории

19 сотрудников, включая 2 д.г.-м.н., 4 к.г.-м.н., 1 к.ф.-м.н., ведущего конструктора и 16 сотрудников до 35 лет, из которых 3 студента бакалавриата, 1 студент магистратуры и 4 аспиранта.

 Контакты

Шацкий Антон Фарисович, This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., тел. 373-05-26 (доб.742)

 

Методы и методики

 

               4041

  1. Расчёты энергии основного состояния и электронной структуры проводятся в рамках теории функционала плотности, с использованием базиса плоских волн и PAW формализма. В качестве программного пакета используется VASP 5.3 (https://www.vasp.at/).
  2. Поиск кристаллических структур на основе эволюционных алгоритмов, программный пакет USPEX (https://uspex-team.org/en), и на основе метода случайного поиска, программный пакет AIRSS (www.mtg.msm.cam.ac.uk/Codes/AIRSS).
  3. Для учета температурного эффекта используется метод решеточной динамики в рамках квазигармонического приближения, реализованный в программном пакете PHONOPY (https://atztogo.github.io/phonopy/) и метод первопринципной молеулярной динамики, программный пакет VASP 5.3.

Для проведения перечисленных расчётов сотрудники лаборатории имеют доступ к ресурсам суперкомпьютерных центров:

  1. Информационного Вычислительного Центра Новосибирского Государственного Университета (http://nusc.nsu.ru/wiki/doku.php). Комплекс занял 18 место в 9-й редакции рейтинга TOP 50 суперкомпьютеров СНГ. Пиковая производительность вычислительного комплекса составляла 5447.7 Гфлопс.
  2. Сибирского Суперкомпьютерного центра (http://www.sscc.icmmg.nsc.ru/main.html), Новосибирск. На текущий момент оборудование, к которому имеется доступ, состоит из: 1) гетерогенного кластера НКС-30Т, суммарная пиковая производительность – 115 Тфлопс); 2) вычислительного узла с общей памятью SMP-G7 и пиковой производительностью – 768 Гфлопс).

Национального Суперкомпьютерного центра в Университете Линчопинга (https://www.nsc.liu.se/), Швеция, входящего в список "ТОП-500 суперкомпьютер мира".

42

Современные техники компьютерного моделирования вещества https://www.nas.nasa.gov/SC14/demos/demo26.html#prettyPhoto

43

Возможности расчетов теории функционала плотности (Kharissova et al., 2020)

Подготовка образцов

1516

Слева – длиннофокусный бинокулярный микроскоп для сборки алмазных ячеек. Высокое разрешение и точная фокусировка в очень широком диапазоне увеличений позволяет производить под этим микроскопом весь цикл сборки DAC не перемещая их. Справа бинокулярные микроскопы для сборки ячеек высокого давления и изучения и фотографирования образцов после экспериментов.

1718

На левом фото Микроскоп "Stemi 2000-C. На правом фото микроскопы для работы в проходящем и отраженном свете. Микроскоп "Микромед Полар" (слева) и микроскоп "Nikon EclipseLV100N" поляризационный (справа).

1920

Вакуумные диссекторы из поликарбоната (слева). Вакуумный шкаф и сухой шкаф (справа). Используются для хранения реактивов, стартовых смесей и экспериментальных образцов.

2122

Слева – весы для приготовления навесок стартовых смесей. GX-1000 (left). Max 1100 g, min 0.1 g, e = 0.01 g, d = 0.001 g. GH-200 (right). Max 200 g, min 10 mg, e = 1 mg, d = 0.1 mg. Справа – ультразвуковые ванночки с нагревом и без для промывки образцов и деталей ячеек.

23

Аппарат PUK U4 для герметизации металлических капсул с образцами дуговой сваркой. Аппарат укомплектован автоматической подачей азота в момент сварки и микроскопом с фильтром, чтоб не слепило глаза. Фильтр также включается только в момент сварки.

2425

Сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха (до 250 °С) (слева) и вакуумный сушильный шкаф (200 °С) (справа) используются для сушки и хранения стартовых смесей и ячеек высокого давления.

2122

Слева – весы для приготовления навесок стартовых смесей. GX-1000 (left). Max 1100 g, min 0.1 g, e = 0.01 g, d = 0.001 g. GH-200 (right). Max 200 g, min 10 mg, e = 1 mg, d = 0.1 mg. Справа – ультразвуковые ванночки с нагревом и без для промывки образцов и деталей ячеек.

23

Аппарат PUK U4 для герметизации металлических капсул с образцами дуговой сваркой. Аппарат укомплектован автоматической подачей азота в момент сварки и микроскопом с фильтром, чтоб не слепило глаза. Фильтр также включается только в момент сварки.

2425

Сушильный шкаф с принудительной циркуляцией воздуха (до 250 °С) (слева) и вакуумный сушильный шкаф (200 °С) (справа) используются для сушки и хранения стартовых смесей и ячеек высокого давления.

Инфраструктура

Экспериментальное оборудование

Оборудование

2

Многопуансонный пресс Discoverer с номинальным усилием 1500 тонн для проведения экспериментов при давлениях от 3 до 30 ГПа и температурах до 1800-2200 °С.

3

Пресс оснащен нажимными плитами типа DIA с четырьмя слайдблоками (слева) сжимающими внутреннюю ступень кубических пуансонов из карбида вольфрама с октаэдрической ячейкой высокого давления (справа).

45

На фотографиях внутренний блок пуансонов из карбида вольфрама с ячейкой высокого давления в центре. Каждый пуансон имеет треугольное усечение (рабочую площадку) с торцов которого размещены деформируемые уплотнения из технического пирофиллита.

6

Ячейки высокого давления (a) изготавливают и тугоплавкой керамики на основе оксида циркония легированного CaO. В ячейках в зависимости от их размера размещают от одного до 16 образцов одновременно. Образцы размещают в графитовых, керамических или платиновых капсулах. Нагрев осуществляют с использованием трубчатого нагревателя сопротивления из графита или хромита лантана. Нагрев в ходе эксперимента контролируют автоматически с использованием термопарного датчика (W/Re3/25). Распределения температуры внутри ячейки приведено на картинке (b).

78

На фото слева детали ячейки высокого давления и собранная ячейка. На фото справа автоматическая система управления нагревом с непрерывным контролем температуры по термопаре. 

9

Аппарат цилиндр-поршень. Аппарат представляет собой одноосный пресс с двумя гидроцилиндрами. End-load: Ø140 mm, main: Ø 135 mm, 135 MPa to the end-load pump corresponds to~2078 kN. Нагнетание давления масла в гидросистеме осуществляется двумя ручными помпами. Аппарат оснащен камерами ½ и ¾ дюйма. Аппарат укомплектован автоматической системой нагрева по термопаре и системой охлаждения замкнутого типа (Lauda). Все оборудование запитано от источника бесперебойного питания и подключено к АВР автоматически переключающего питание на резервную  подстанцию в случае прекращения работы основанной подстанции.

1011

Алмазные наковальни (DAC – diamond anvil cell) в собранном виде. Данные наковальни рассчитаны на генерацию давлений до 70 ГПа. Слева – DAC, изготовленные Almax-EasyLab, справа – DAC, изготовленные Syntek.

1213

Те же наковальни в открытом виде.

14

Слева – вертикальная трубчатая печь с продувкой газовой смесью контролируемого состава (производство Nabertherm, Германия) для проведения экспериментов и синтеза веществ в контролируемых окислительно-восстановительных условиях при ≤ 1800 °С (пока на стадии доукомплектации газовым оборудованием).

Справа – атмосферная печь производства Thermoceramics с нагревательными элементами из хромита лантана, предназначена для нагрева до 1600 °С. Печь используется синтеза стартовых веществ и проведения экспериментов в запаянных кварцевых ампулах.

Станки

26

Плоскошлифовальный станок Okamoto ACC52DX. Предназначен для шлифовки деталей из карбида вольфрама, керамики, а также используется для приготовления плоскопараллельных пластинок и шлифов мантийных пород и метеоритов.

                  2728

Токарные станки для работы с керамикой и графитом (слева) и для металлообработки (справа).

             2930

Сверлильные станки настольные и напольные.

              3132

Фрезерные станки.

             3334

Высокоскоростные отрезные станки для резки пород и талька с толщиной пила 4 мм (слева) и для резки распорных вкладышей из бальзового дерева (справа).

35

Ультразвуковой сверлильный станок для изготовления образцов цилиндрической формы из монокристаллов и пород.

36

Фрезерные станки с ЧПУ (Roland MDX-40a) для вытачивания керамических деталей ячеек высокого давления.

       3738

Низкоскоростные отрезные алмазные пилы. Слева Struers, справа Buehler. Используются при изготовлении керамических деталей ячеек и для распиливания образцов. Толщина дисковых алмазных пил 150 и 300 мкм.

39

Ниточная пила с ЧПУ. Позволяет распиливать керамические заготовки на пластины с точностью в пределах 100 мкм. Толщина пила 300 мкм ниткой с алмазным напылением. Позволяет распиливать заготовки с сечением 110 мм. Процесс осуществляется в автоматическим режиме.

 

Важнейшие достижения за 5 лет 

 

Информационная справка

 Материально-техническая база и костяк коллектива сформированы в период 2013-2017 гг в рамках проекта Мегагрант, а также двух проектов РНФ. Организовал лабораторию д.г.-м.н. Литасов К.Д. Информация и фотографии, отражающие проделанную работу находится здесь: http://uhplab.igm.nsc.ru/index.php/facilities

Решение о подаче заявки на создание текущей лаборатории было принято по рекомендации председателя СО РАН д.х.н. академика Пармона В.Н. в начале сентября 2018 г. Решение продиктовано тем, что лаборатория, созданная в рамках Мегагранта, была официально расформирована в 2017 г., при сохранении всей ее материально-технической базы и подготовленных молодых сотрудников.

57

2015.06.18. Первый эксперимент на многопуансонном прессе Discoverer.

58

Прессовый зал в конце 1970-х начале 1980-х

2000-тонный пресс Рязанского завода. Многопуансонный Аппарат ‘бочка’

59

60

Прессовый зал в 2013 году. Аппарат МЕГА-1 (сверху) и 2000 тонный пресс (снизу)

61

62

Демонтаж установки МЕГА-1 весом 63 тонны

63

64

2014.09.20.

65

66

2014.09.21. Установка пресса Discoverer.

67

68

2014.09.21. На фото профессор Отани заходит в прессовый зал.

69

70

2014.09.26. Константин Литаосов и инженер фирмы Рикен 2014.09.24-26

71

2014.09.26. Константин Литасов готовит тестовый эксперимент.

72

2015.01.12.

73

74

75

76

2016.04.16 Хмельников А.И.

77

78

79

2016.06. Литасов К.Д., Ращенок С.В., Чанышев А.Д., Отани Е., Каги Х., Зедгенизов Д.А., Минин Д., Шацкий А.Ф.

80

2016.06. Артем Чанышев и Константин Дмитриевич Литасов

81

2016.06.  Артем Чанышев

82

2016.06. Антон Шацкий

83

2016.06. Александр Ильич Хмельников

84

2016.06. Шацкий А.Ф.

В 2017 году разрешили привести в порядок вторую половину прессового зала, к. 102

85

2017.07.17 Даниил Минин, Александр Ильич Хмельников и Антон Арефьев

86

2017.07.17 Даниил Минин

87

 2017.07.17 Александр Ильич Хмельников и Антон Арефьев

88

2017.07.17 Артем Чанышев работает над статьей в Crystal Growth & Designe. Неделю назад приняли его статью в Scientific Reports

89

2017.08.01. Александр Ильич Хмельников за работой.

90

2017.08.01. Даниил Минин обрабатывает данные по системе Fe-Ni-P при 6 ГПа.

91

2017.08.01. Завершена основа балкона.

2017.08.21

92

2017.08.21. Иван Подбородников

93

2017.08.21. Наира Мартиросян работает над материалом диссертации по реакциям железа и карбонатов

2017.08.30

94

95

2017.08.30. Большую часть дорогостоящего ремонта, организованного за счет средств Мегагранта, пришлось переделывать, включая замену больших окон на окна с дверями, замену сантехники и труб, осветительных приборов и электрики.

96

2017.08.30. Иван Бажан

97

2019.09.15. Арефьев А.В., Минин Д.А., Хмельников А.И.

98

99

2019.09.15. Арефьев А.В., Минин Д.А., Хмельников А.И.

100

2019.09.15. Шацкий А.Ф.

101

2018.01.16.

102

103

К январю 2018 года был завершен ремонт второй половины прессового зала.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория структурной петрологии (219)

 

Фото 001

Заведующий лабораторией

с.н.с., к.г.-м.н. Кармышева Ирина Владимировна 

Научный руководитель базового проекта

с.н.с., к.г.-м.н. Владимиров Владимир Геннадьевич 

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 10 сотрудников, в том числе 3 кандидата наук, 5 аспирантов и 2 студента НГУ в должности лаборанта.

Контакты

Адрес: 630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Коптюга 3, ИГМ СО РАН, кабинет 104a

И.о. заведующего лабораторией, к.г.-м.н., Кармышева Ирина Владимировна

телефон +7 (383) 373-05-26 доб. 519

E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Научный руководитель базового проекта, к.г.-м.н., Владимиров Владимир Геннадьевич

телефон +7 (383) 373-05-26 доб. 519

E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.

Методические подходы и методы

Методические подходы структурной петрологии во многом опираются на классические методы метаморфической и магматической петрологии, геохимии, структурной геологии и тектоники. Однако существующие подходы позволяют объединить и акцентировать эти методы на деформационных и тектонических аспектах.

Как становится очевидным в последние годы, сброс напряженного состояния горных пород на различных уровнях литосферы обеспечивается не только за счет отдельных пликативных и разрывных нарушений. Это системный и структурированный процесс, объединяющий, либо последовательно триггирующий как дислокационные, так и породообразующие процессы. Первые объединяют внутрикристаллические нарушения, сколы, трещины, кинкинг, катакластическое течение, складкообразование, фрагментирование, сдвиговые нарушения и их системы и т.д.. Вторая группа обеспечивает сброс напряжений за счет дислокационной и диффузионной ползучести, динамической рекристаллизации, метаморфогенных и магмогенерирующих процессов с участием флюида. Комплексное исследование механизмов сброса напряжений обоих типов предоставляет широкий спектр инструментов и возможностей при характеристике геологических процессов, включая их возраст, пространственное положение, условия протекания и контролирующие их факторы.

Комплексность исследований начинается на полевых стадиях исследований и картировании, когда анализируются и документируются геологические структуры, диагностируются в породах структурные неоднородности, признаки директивности различного генезиса, производится пробоотбор пород, по возможности, структурно- и пространственно ориентированных образцов. Дальнейшие аналитические исследования производятся уже с учетом структурной позиции образцов и полевых наблюдений. В частности, микрорентгеноспектральный анализ минералов и минеральных ассоциаций проводится исключительно в структурно-ориентированных петрографических шлифах. Это позволяет связать закономерности изменений в составе минералов и минеральных агрегатах с деформациями, оценить Р-Т параметры синкинематического минералообразования, что является неотъемлемой частью микротектоники и оценки P‑T‑t‑d эволюции породных комплексов.

Методы:

Геологическое и специализированное картирование

Инженерно-геологическое картирование

Структурно-петрологические исследования

Структурно-кинематический анализ

Структурно-парагенетический анализ и микротектоника

Геотермобарометрия и оценка P-T-t-d эволюции породных комплексов (Thermocalc, TWQ, TPF, геотермобарометры)

Петрогеохимическое исследование состава пород (РФА, ICP-MS)

Исследование дефектности и зональности минералов методом сканирующей электронной микроскопии (CL, SE, BSE)

Исследование состава и зональности минералов методом сканирующей электронной микроскопии (EPMA, волновые и энерго-дисперсионные спектрометры)

Изотопно-геохронологические исследования (циркон, слюды, амфиболы и др.)

Рамановская спектроскопия

X-Ray томография

Методы анализа ориентировки кристаллической решетки (EBSD)

и другие аналитические исследования

Инфраструктура

В лаборатории имеется оптическое оборудование для проведения петрографических и микроструктурных исследований. Пробоподготовка и аналитические исследования проводятся на оборудовании и в тесном сотрудничестве со специалистами «Центра коллективного пользования научным оборудованием много-элементных и изотопных исследований СО РАН» на базе ИГМ СО РАН (лаборатория рентгеноспектральных методов анализа (772), лаборатория изотопно-аналитической геохимии (775)).

 

Важнейшие достижения за 5 лет

1.Обосновано разделение процессов магматического минглинга на плутонический и дайковый тип. Проведен их сравнительный анализ.

 ервая группа («плутоническая») – это базитовые включения и тела от первых сантиметров до нескольких десятков метров, распределенные в объеме гранитоидных тел, либо сконцентрированные в их пределах в форме вытянутых роев и шлейфов. Часто это безкорневые тела базитов с признаками гибридизации и совместного течения с кислыми породами.

Вторая группа («комбинированных даек») – это дайковые комплексы, либо отдельные комбинированные (композитные) дайки, в пределах которых наблюдаются признаки механического смешения базитовых и кислых расплавов. Данная группа объектов часто ассоциирует с одновозрастными дайками основного состава без признаков магматического минглинга.

Обе группы объединяет сходство структурно-текстурных особенностей и признаков механического смешения в условиях магматического течения. Ключевыми различиями являются: скорость консолидации расплавов и время для сосуществования и активного механического смешения контрастных расплавов; разнообразие источников расплава кислого состава; различие места смешения контрастных расплавов и возможный последующий транспорт контрастной смеси расплавов.

 2. Для нижнекоровых габбро-гранитных даек предложены два механизма магматического минглинга (механизм «сдвиговой дилатации», механизм сейсмотектонического «диспергирования»).

Механизм «сдвиговой дилатации» наиболее вероятен при инъецировании базитовых расплавов в трещины локального растяжения в обстановках транспрессии. В этом случае происходит плавление и дилатация вмещающих пород за счет теплового прогрева со стороны основных расплавов в замкнутом пространстве на фоне падения литостатического давления (стадия растяжения) и его последующего возрастания (стадия сжатия). Новообразованный кислый расплав в краевых частях даек на стадии сжатия инъецируется в еще не консолидированную базитовую магму с формированием характерных минглинг структур (см. рисунок ниже).

1

Формирование габбро-гранитных композитных (минглинг) даек

по механизму «сдвиговой дилатации»

Второй механизм («диспергирования») представляет собой процесс сейсмотектонического смешения контрастных по составу магматических расплавов с последующим инъецированием композитной смеси. Транспорт габбро‐гранитной суспензии происходит по синхронным с сейсмотектоническими процессами системам трещин с последующей гравитационной дифференциации композитной смеси. Оба механизма магматического минглинга обоснованы на примере нижнекоровых позднеколлизионных дайковых комплексов Западного Сангилена (Юго-Восточная Тува) (см. рисунок ниже).

2

Формирование габбро-гранитных композитных (минглинг) даек

по механизму сейсмотектонического «диспергирования».

  1.  Проведено изучение нижнекоровых гранулитов в коллизионном обрамлении Тувино‑Монгольского массива (Сангилен).

Установлена их прямая связь с заложением Эрзинской зоны смятия на пике коллизионных событий (515 млн лет). К индикаторным чертам синтектонического гранулитового метаморфизма относятся: «пятнистое» проявление и вариативность РТ‑параметров на фоне мигматизации и автохтонного гранитообразования, полистадийность синхронных деформаций и слабое проявление в зоне смятия основного магматизма.

 

Информационная справка

Лаборатория структурной петрологии организована в 2019 с целью изучения закономерностей структурообразования, деформационных процессов и их контроля, минерало- и рудообразования, метаморфизма и магматизма в различных тектонических и геодинамических обстановках. В состав лаборатории вошли преимущественно молодые сотрудники и аспиранты, а также сотрудники, имеющие существенный опыт в исследованиях по направлениям структурная, метаморфическая и магматическая петрология.

Фото 002

 

Список основных проектов и публикаций:

 

Лаборатория геохимии благородных и редких элементов (218)

Заведующий лабораторией

Кандидат геолого-минералогических наук Лазарева Елена Владимировна.

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Жмодик Сергей Михайлович.

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 29 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 4 докторов геолого-минералогических наук, 8 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

 

Контакты

Научный руководитель базового проекта, д.г.-м.н., Жмодик Сергей Михайлович
сл.телефоны +7(383)330-31-20, +7(383)373-05-26 (доп. 335), e-mail This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.,
630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Коптюга 3, ИГМ СО РАН, главный корпус, каб. 302a.

ИО Заведующего лабораторией, к.г.-м.н., Лазарева Елена Владимировна
сл.телефон +7(383)373-05-26 (доп. 777), e-mail This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.,
630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Коптюга 3, ИГМ СО РАН, главный корпус, каб. 113.

Ведущий научный сотрудник, д.г.-м.н., Страховенко Вера Дмитриевна
сл.телефон +7(383)373-05-26 (доп. 274), e-mail This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.,
630090, г. Новосибирск, пр. Акад. Коптюга 3, ИГМ СО РАН, главный корпус, каб. 349а.

Методы и методики

В работе применяются комплексный подход и современные методы локального и общего анализа, которые используются для:

  • определения минералого-геохимических и физико-химических условий концентрирования и рассеяния благородных, редких и радиоактивных элементов в углеродсодержащих природных и техногенных процессах;
  • исследования закономерностей перераспределения элементов между компонентами системы: растворы, взвесь, донные отложения, твердое вещество, микробные плёнки и т.д.;
  • анализа содержания широкого спектра элементов, в том числе редких, радиоактивных и благородных, в компонентах системы методами ICP-MS, ICP-AAS, атомно-абсорбционной спектрометрии, РФА, РФА-СИ, гамма-спектрометрии и т.д.;
  • исследования минерального состава вещества методами рентгеновской дифрактометрии (XRD), сканирующей электронной микроскопии, электронной микроскопии высокого разрешения (ПЭМВР) и т.д.;
  • выявления особенностей распределения элементов в стратифицированных отложениях методом непрерывного сканирования РФА-СИ на электрон-позитронном накопителе ВЭПП-3 (станция коллективного пользования СЦСТИ (Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения в Институте ядерной физики СО РАН имени Г.И. Будкера);
  • определения возраста отложений, который проводится совместно с лабораторией геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии (№2016) по содержанию 210Pb и 134Cs;
  • некоторые процессы иллюстрируются с помощью термодинамического моделирования программными комплексами WaterQ4F и HSC 7.0;
  • исследования форм нахождения элементов, с применением методик селективного выщелачивания, в частности, в лаборатории разработана авторская методика определения форм нахождения ртути.

Отбор ненарушенных колонок донных отложений производится цилиндрическим пробоотборником с вакуумным затвором конструкции НПО «Тайфун» (диаметр 82 мм, длина 120 см), с помощью плавучих средств (катамарана).

Аналитические исследования проводятся в Центре коллективного пользования научным оборудованием для многоэлементных и изотопных исследований СО РАН (ЦКП МИИ СО РАН), на станции коллективного пользования СЦСТИ (Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения в Институте ядерной физики СО РАН имени Г.И. Будкера).

Коллектив лаборатории проводит интеграционные исследования совместно со специалистами различного профиля.

  1. Атомно-абсорбционная спектрометрия (ААС)

    Атомно-абсорбционный спектрометр (ААС) Solar M6 производства Thermo Electron Corporation (США) с системой Зеемановской и дейтериевой коррекции фона и с пламенной и электротермической атомизацией проб (ПААС и ЭТААС).

    Пламенная ААС используется для количественного определения содержания широкого ряда химических элементов, содержание которых в образцах составляет >0,0001 масс. % или >1 ppm.

    Электротермическая ААС используется для количественного определения более низких содержаний (менее 0.0001 масс. % или <1 ppm).

    По уникальной методике предварительного концентрирования в органическую фазу, разработанной в лаборатории, методом ААС определяются ультранизкие содержания Au, Ag и платиновых металлов (до 10-7 масс. %):

    • атомно-абсорбционное определение позволяет идентифицировать: Li, Rb, Cs, Na, K, Sr, Ba, Ca, Mg, Fe, Mn, Ti, V, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, Pb, Mo, Be, Cd, Sb, Bi, As, Se в горных породах и во всех компонентах окружающей среды. Используются два варианта атомной абсорбции: пламенный (ацетилен-воздух и закись азота-ацетилен) и электротермической атомизации.

    Анализируемые объекты:

    • горные породы, руды и минералы;
    • лунный грунт, донные осадки глубоководных озер (Байкал, Телецкое, Иссык-Куль), глубоководные океанические осадки;
    • компоненты окружающей среды; почвы, озерные и речные осадки, растения (включая и низшие - мхи, лишайники);
    • продукты питания;
    • биообъекты.

    Аналитические возможности:

    • анализируется более 40 элементов;
    • навеска анализируемого вещества: 1 г;
    • производительность в год: атомная абсорбция - 1000 проб.

    Используемые стандарты:

    • в качестве стандартов при проведении количественного анализа на указанный круг элементов и изотопов используются более 30 стандартных образцов сравнения, имеющих международную и всероссийскую аттестацию.

    Примеры выполнения работ экологического характера:

    • анализ содержания потенциально токсичных элементов почв, растений, донных осадков, продуктов питания и т.д.;
    • определение потенциально токсичных, редких и редкоземельных элементов в донных отложениях глубоководных озер Сибири и Тихого океана;
    • анализ на тяжелые и редкие металлы зол и шлаков крупнейших ГРЭС России;
    • анализ отходов обогащения руд.

     

  2. Анализатор ртути «РА915М» фирма «Люмэкс», Санкт-Петербург

    Ртутный аналитический комплекс позволяет определять концентрации ртути в различных природных и природно-техногенных средах: воздух, вода, почвы, горные породы, донные отложения, растения, грибы, рыба, волосы и т.п.)

    Задачи, решаемые с помощью Анализатора ртути «РА915М»:

    • анализ воздуха: поиски и локализация ртутного загрязнения вне и внутри помещений в непрерывном режиме анализа воздуха, так же контроль процесса демеркуризации. Диапазон измерений массовой концентрации паров ртути в воздухе, нг/м3 от 20 до 20000;
    • анализ воды (приставка «РП-92») Определение содержания ртути в сточных, природных и питьевых водах; продуктах питания; моче. Диапазон измерений массовой концентрации 0,01 до 2000 мкг/л;
    • анализ твердых проб (приставка «УРП») определение содержания ртути в почвах, горных породах и рудах и т.п., поиски месторождений полезных ископаемых по первичным и вторичным ореолам рассеяния; геохимическое картографирование;
    • Предел обнаружения 0.001 мкг/г.

    На базе Анализатора ртути «РА915М» разработана методика определения форм нахождения ртути в объектах окружающей среды.

    Shuvaeva O.V., Gustaytis M.A., Anoshin G.N. Mercury speciation in environmental solid samples using thermal release technique with atomic absorption detection // Analytica Chimica Acta. – 2008. -621(2). - P. 148-154. DOI: 10.1016/j.aca.2008.05.034

    Определение содержания Hg в парогазовых выделениях источников кальдеры Узон

  3. Атомно-эмиссионный спектральный анализ

    Разработка и изготовление плазмотрона для Института Геологии и минералогии выполнены ООО "ВМК- Оптоэлектроника" при финансовой поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере (Проект № 4818) (фонд Бортника 2005г.)

    Уникальная компоновка спектральных приборов позволяет проводить спектральный анализ одновременно двумя способами: традиционным, интегральным и разработанным нами сцинтилляционным, со временем базовой экспозиции 4мс.

    Показаны широкие возможности применения этой экспериментальной установки для выполнения анализа твердофазных дисперсных проб.

    Для этого комбинированного метода получены пределы обнаружения (ppm): Ag - 0.01, Au – 0.05; Pt, Pd – 0.07; Ru, Rh –0.09.

    Анализ функциональных композитных материалов выполнен в рамках Госконтракта 02.434.11.2001 между СО РАН и Федеральным Агентством «Роснаука».

    Предложен и разработан кинетический спектральный способ (КСС) регистрации эмиссионных спектров частиц, содержащих благородные металлы, позволяющий определять распределение их по массе и содержание элементов в каждой микропорции пробы (10-5 г)

    Автоматизированная установка для анализа твердофазных дисперсных проб методом просыпки-вдувания «Гранд - Поток» (производство ООО «ВМК- Оптоэлектроника», г.Новосибирск)

  4. Авторадиографический метод изучения пространственного распределения естественных (U, Th) и искусственных (Au, Ir, Pt, Ag) радиоактивных элементов в природных и экспериментальных геохимических системах

    В лаборатории используется комплекс авторадиографических методов для изучения локального (пространственного) распределения ряда радиоактивных и стабильных элементов в горных породах, рудах и экспериментальных моделях. В частности, для изучения урана и тория применяется метод нейтронно-осколочной активационной и альфа-микроавторадиографии на твердотельных трековых детекторах (фторфлогопит, мусковит, CN), а также метод контрастной макроавторадиографии на ядерных эмульсиях. Пространственное распределение стабильных элементов, в частности, золота изучается методом активационной бета-авторадиографии. Экспериментальные исследования геохимии золота, иридия платины в экзогенных и гидротермальных условиях проводятся с помощью метода радиоизотопных индикаторов с авторадиографическим окончанием.

    Альфа-авторадиограммы микро- и нано-частиц уранинита в углеродисто-кремнистых сланцах Восточного Саяна.
    Альфа-частицы образуют в ядерной эмульсии над частицами уранинита дефектные области – «звезды», размеры которых в десятки и сотни раз превышают размеры самих частиц. Размеры дефектных областей увеличиваются по мере увеличения экспозиции. Представленные авторадиограммы являются своеобразной визуализированной моделью процесса взаимодействия частиц альфа-излучателей с веществом. Очевидно, что попадание микро- или наночастиц альфа-излучателей в живой организм приведет к трагическим последствиям. Пластинки с ядерной эмульсией А-2. Экспозиция 10 суток

     

    Авторадиограммы, фиксирующие распределение урана в металлоносных углеродисто-кремнистых сланцах Восточного Саяна.
    Рисунки: -1 – контрастная авторадиограмма, пленка F-3, экспозиция 19 суток; -2 – контрастная авторадиограмма, пластинка с ядерной эмульсией А-2; -3 – альфа-авторадиограммы, фиксирующие скопления уранинита и рассеянную форму урана, связанного с углеродистым веществом (–4), пластинка с ядерной эмульсией А-2, экспозиция 10 суток; -5 – -6 – альфа-авторадиограммы фрагмента верхнего правого образца, твердотельный трековый детектор CN, экспозиция 30 дней; -7 – -8 – нейтронно-осколочные авторадиограммы фрагментов верхнего правого образца, А –шлиф, В – детектор (лавсан), для активации образцов использован интегральный поток – (2-4)*1016 нейтрон тепловых/см2

     

    Образец золото-пирит-халькопиритовой руды месторождения Каменное (Муйский район, Бурятия).
    а; б – β-авторадиограмма, полученная через 171 ч после облучения (Exp 2); в – β-авторадиограмма, полученная через 192.8 ч после облучения (Exp 4); г - β-авторадиограмма, полученная через 206.3 ч после облучения (Exp 6). Авторадиограммы фиксируют распределение золота, серы (серый фон), сурьмы. Пространственное распределение золота на авторадиограммах фиксируется в виде участков с максимальной плотностью почернения ядерной эмульсии. На шлифе светлое – сульфиды Fe, Cu и Zn, серое – доломит, темное – карбонат с гидроксидами марганца. Пленка для авторадиографии BioMax MR

    Жмодик С.М., Миронов А.Г., Жмодик А.С. Радиографические методы в геологии // В кн.: Химический анализ в геологии и геохимии. Научный редактор Г.Н. Аношин. – Новосибирск: Академическое изд-во “Гео”. – 2016. – С. 543-554. ISBN 978-5-9907634-9-4

Инфраструктура

  1. Атомно-абсорбционный спектрометр (ААС) Solar M6 производства Thermo Electron Corporation (США) с системой Зеемановской и дейтериевой коррекции фона и с пламенной и электротермической атомизацией проб (ПААС и ЭТААС).
  2. Анализатор ртути «РА915М» фирма «Люмэкс», Санкт-Петербург.
  3. Плазмотрон ООО " ВМК- Оптоэлектроника".
  4. Автоматизированная установка приобретена в 2010 г. по программе президиума СО РАН по импортозамещению для анализа твердофазных дисперсных проб методом просыпки-вдувания «Гранд - Поток» (производство ООО «ВМК- Оптоэлектроника», г. Новосибирск).
  5. Специализированная лаборатория для работы с радиоактивными веществами.

Лаборатория на протяжении 15-ти последних лет участвовала в аттестации многих отечественных и некоторых зарубежных (МАТАТЭ) стандартных образцов.

Важнейшие достижения за 5 лет

  1. Благороднометалльная минерализации в континентальных отложениях юга Сибири, Арктической Сибири и Забайкалья.

    Выполнено исследование морфологических, текстурных и минералого-геохимических особенностей минералов платиновой группы (МПГ) и золота из россыпей юга Сибири, которые несут большую информацию о типах коренных пород и руд, условиях их формирования и изменения. Анализ индикаторных особенностей МПГ из россыпей Кузнецкого Алатау, Горной Шории и Салаирского кряжа указывает, что коренными источниками платинометалльной минерализации выступали: 1 – интрузии урало-аляскинского типа; 2 – офиолитовые ассоциации; 3 – массивы ультраосновных щелочных пород и породы пикрит-базальтовой ассоциации. Важнейшим свидетельством при этом выступают первичные расплавные алюмосиликатные включения в МПГ, исследование которых позволило провести оценку температуры и fO2 и произвести расчёты давления.

    Установлено, что кроме Fe-Pt и Os-Ir-Ru минералов присутствуют поликомпонентные платинометалльные сплавы с составами, имеющими значительные вариации. Это свидетельствует о существовании систем со слабой дифференциацией в отношении элементов платиновой группы, для которых характерны повышенные Р-Т параметры. Так о высоких температурах свидетельствуют структуры распада, сформированных фазами платинистого иридия и иридистой платины (или фазами Ir-Pt), которые замещаются соединением (Rh,Pt,Ir)4Sb3 в изоферроплатине.

    BSE-снимки: микроструктуры распада твердых растворов. а – решетчатая структура: 1 – платина Pt63Fe29Ru3Rh2Ir2PdCu, 2 – Ru55Ir16Os15Pt10Rh2Fe2, 3 – Ru39Os39Ir15Pt7, 4 – изоферроплатина (Горная Шория); б – решетчатая структура платины: 1 – Ir56Pt19Rh12Ru10Fe3, 2 – Pt46Ir32Fe12Rh6Ru4, 3 – Rh-генкинит (Rh,Pt,Ir)4Sb3 (Кузнецкий Алатау)

    Получены свидетельства существования первоначальных поликомпонентных Au-Fe-Pt расплавов, что подтверждается находками ламелей самородного золота внутри зерен медьсодержащей железистой платины и структурами распада с выделением электрума-самородного золота. Впервые обнаружено и охарактеризовано микровключение колломорфной платины высокой чистоты в зерне МПГ. Состав колломорфной платины отличается от платины высокой чистоты других регионов, описанных в литературе. Основными характеристиками исследуемой платины высокой чистоты являются колломорфно-слоистая текстура, примесь Fe (0,37-0,78 мас.%) и парагенезис изоферроплатины, обогащенной Cu, и родарсенидом. Зерно МПГ содержащее платину высокой чистоты, многофазное и гетерогенное по структуре, является продуктом интенсивной метасоматической преобразованной изоферроплатины, обогащенной Cu(Pt3(Fe0,6Cu0,4)). Изменения проходили в два этапа: 1 - медная и 2 – мышьяковая стадия. Платина высокой чистоты формировалась позднее изоферроплатины и проводилось осаждением из постмагматических растворов.

    BSE-снимки: а – сперрилитовая кайма замещения и включения раннего самородного золота-I с пробностью 700-800‰ в зерне изоферроплатины; б – на изоферроплатину с включениями золота-I и каймой сперрилита нарастает позднее золото-II; в – изоферроплатина с вкраплениями золота-I (1) корродируется каймой куперита (2) и сперрилита (3). На врезке – структура распада твердого раствора: ламелли золота Au84Ag16 и сульфоарсенида Pt, г – эмульсионная вкрапленность золота (1), геверсит (2)

     

    BSE-снимки: а – платина высокой чистоты во включении; б, в – увеличенные микро-участки, выделенные на а (I, II)

    Расстояние от коренного источника, питающего россыпь может быть оценено по морфологическим, структурным особенностям зерен. Широкое развитие эндогенных кайм на зернах МПГ из аллювиальных россыпей указывают на интенсивное протекание постмагматических гидротемальных процессов при формировании рудной минерализации, а их сохранность – на слабую удаленность россыпей от питающих источников.

    Nesterenko G.V., Zhmodik S.M., Airiyants E.V., Belyanin D. K., Kolpakov V.V., Bogush A.A. Colloform high-purity platinum from the placer deposit of Koura River (Gornaya Shoriya, Russia) // Ore Geology Reviews. – 2017. – 91. - P. 236-245

    Zhmodik S.M., Nesterenko G.V., Airiyants, E.V., Belyanin D. K., Kolpakov V.V., Podlipsky M.Y., Karmanov N.S. Alluvial platinum-group minerals as indicators of primary PGE mineralization (placers of southern Siberia) // Russian Geology and Geophysics. – 2016. - 57(10). - P. 1437-1464

  2. Золото и серебро в потоке рассеяния высокосульфидного хвостохранилища: миграция в водном потоке и концентрирование природным торфяным веществом

    Показано, что окислительное выщелачивание отходов цианирования сопровождается выносом Au, Ag недоизвлеченных в процессе обогащения, и других элементов. Выявлены высокие содержания Au и Ag в кислом дренажном растворе и природном торфяном веществе, с которым раствор взаимодействует.

    Золото в потоке рассеяния концентрируется в торфяном веществе. Установлено, что максимальные содержания Au приурочены к болотным кочкам и верхнему горизонту захороненного торфа.

    Среднее содержание Au в слое торфяного вещества, непосредственно контактирующем с отходами и кислыми дренажными растворами, составляет 5 г/т, что на порядок выше, чем в отходах (0.56 г/т). В отдельных местах содержание достигает 155 г/т. Ag в торфе распределено относительно равномерно. Средние содержания Ag в торфах и снесённых отходах близки (11-13 г/т), но в отдельных местах Ag накапливается в торфе значительно -до 564 г/т. Концентрирование Au и Ag происходит в восточной области потока рассеяния, постоянно обводнённой высокоминерализованными дренажными растворами и покрытой отходами руд зоны окисления. Накопление Au и Ag сопровождается формированием самородного золота (в том числе с примесью Cu) и йодаргирита (AgI). Однако большая часть Au присутствует в веществе в невидимой форме.

    Частицы самородного золота внутри органических остатков в торфе потока рассеяния Урского хвостохранилища (а, с, е) и их энергодисперсионные спектры (b, d, f)

    Изучены закономерности распределения K, Ca, Sr, Ti, Fe, Cu, Zn, Se, Ag, Cd, Au, Hg, Pb в двух вертикальных колонках из потока рассеяния сульфидсодержащих отходов цианирования золото-извлекательной фабрики, используя неразрушающее, высокоразрешающее сканирование XRF-SR с шагом 1 мм. Дополнительно содержание основных породообразующих оксидов, микроэлементов и Corg в колонках изучены методами XRF, AAS, CHN-analysis. Состав и микроморфология исходных и новообразованных минералов изучены на сканирующем электронном микроскопе. Колонки около 40 см глубиной вскрывают материал снесенных отходов руд зоны окисления и первичных руд, а также захороненное под ними органическое вещество природного торфяника. Показано, что более высокие содержания K, Sr, Ti, Fe, приурочены к снесённым отходам. Содержания P2O5 и Mn хорошо коррелируют с LOI и содержанием Corg. В органическом веществе, переслаивающемся с отходами или перемешанном с ним, концентрируются Cu, Zn, Se, Cd, Ag, Au, Hg. Наиболее высокие концентрации Zn (до 3 %), Se (до 1000 ppm), Cd (до 100 ppm), Hg (до 8000 ppm) установлены в органическом прослое, контактирующем с отходами руд зоны окисления. Судя по большому количеству чехлов новообразованных сульфидов Zn, Hg и селенидов Hg по клеткам микроорганизмов именно деятельность микроорганизмов привела к концентрированию элементов. В новообразованных сульфидах часто устанавливается примесь Ag.

    Рис. 1. Схема взаимодействия органосодержащего вещества колонки W-II (область отходов руд зоны окисления) и колонки W-I (область отходов первичных руд) с кислым дренажным раствором и отходами обогащения

    Содержания золота в органо-содержащем вещества обоих колонок очень высоки и составляют 10-30 ppm в среднем по слоям толщиной 2-5 см. Содержания значительные как в местах концентрирования сульфидов и селенидов, так и в местах, где таких сульфидов установлено незначительное количество. Золото в основном находится в невидимой форме. В месте, где органическое вещество перемешано с отходами первичных руд на коротком интервале (2-3 см) концентрация золота достигает 345 ppm. Там установлены самородные частицы золота от 50 nm до 1.5 m внутри органических остатков.

    Окислительное растворение отходов, вертикальная и горизонтальная фильтрации кислых дренажных растворов в потоке рассеяния Урского хвостохранилища в торфяном веществе приводят к значительному перераспределению элементов и их концентрированию в результате комбинирования химических (комплексообразование, сорбция органическим веществом и гидроксидами Fe(III)) и биохимических (metabolism of sulfate-reducing bacteria) процессов. В процессе концентрирования формируются вторичные сульфаты и селениды Hg, Zn.

    Myagkaya I. N., Lazareva E. V., Gustaytis M. A., Zhmodik S. M. Gold and Silver in a System of Sulfide Tailings. Part 2: Reprecipitation on natural peat // Journal of Geochemical Exploration. – 2016. – V. 165. – P. 8–22. IF – 2.75. DOI: 10.1016/j.gexplo.2016.01.016

    Myagkaya, I.N., Lazareva, E.V., Gustaytis, M.A., Zhmodik S.M. Gold and Silver in a System of Sulfide Tailings. Part 1: Migration in water flow // Journal of Geochemical Exploration. - 2016. – V. 160. - P. 16-30. IF – 2.75. DOI: 1 0.1016/j.gexplo.2015.10.004

    Saryg-ool B.Yu., Myagkaya I.N., Kirichenko I.S., Gustaytis M.A., Shuvaeva O.V., Zhmodik S.M., Lazareva E.V. Redistribution of Elements between Wastes and Organic-bearing Material in the Dispersion Train of Gold-Bearing Sulfide Tailings: Part I. Geochemistry and Mineralogy // Science of Total Environment. – 2017. – V. 581–582. – P. 460–471. – DOI: 10.1016/j.scitotenv.2016.12.154

  3. Основные минералы богатых тонкослоистых руд массива Томтор

    Томторский массив щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов палеозойского возраста расположен на севере Республики Саха (Якутия), имеет концентрически зональное строение. Центральное ядро сложено карбонатитами, ультрамафиты и фоидолиты образуют вокруг них неполное кольцо. Внешняя часть массива сложена щелочными и нефелиновыми сиенитами. По всем породам развиты коры выветривания. Наиболее богатые руды представлены пластовой залежью, выполняющей впадины на «просевшей» коре выветривания карбонатитового массива. Руды тонкослоистые скрытозернистые, содержат Nb, Y, Sc and REE в высоких концентрациях (в среднем Nb2O5 - 4.5 %, сумма оксидов REE - 7-10 %, Y2O3 - 0.75 %, Sc2O3 - 0.06 %). Наиболее богатые руды, являются природным концентратом Nb и REE.

    Проведено изучение морфологических особенностей наиболее богатых фосфатных руд из северной части участка Буранный. Основными рудообразующими минералами являются пирохлор, гояцит (минерал группы крандаллита) и монацит. Пирохлор представлен кристаллами и фрагментами кристаллов, в которых Na-Ca-пирохлоры частично или полностью замещены пирохлором Sr-Ba и Pb-Sr-Ba разновидностями. Гояцит преимущественно наблюдается в виде коломорфных выделений. По данным СЭМ и ПЭМ монацит в рудах распространён в виде наночастиц размером около 50 nm, которые плотным слоем покрывают внешнюю часть галлуазитовых трубок (длинной 800-3000 nm и в диаметре 300 nm) и создают своеобразные биоморфные агрегаты.

    По совокупности минералогических данных, распространению «биоморфных» агрегатов и нахождению органических остатков (рис. 1) в тесной ассоциации с рудными минералами делается вывод о формировании богатых руд Томторского месторождения, в частности участка Буранный, в результате гидротермально-осадочного процесса при вероятно значительной роли биогенного концентрирования фосфатов редких земель.

    Основные минералы тонкослоистых богатых руд массива Томтор:
    a – основные минералы тонкослоистых руд гетит (Hoe), гояцит (Goy), монацит (Mon); b, c – пирохлор; d, e – галлуазит-монацитовые агрегаты; f – органические остатки в рудах

    Lazareva E.V., Zhmodik S.M., Dobretsov N.L., Tolstov A.V., Shcherbov B.L., Karmanov N.S., Gerasimov E.Yu., Bryanskaya A.V. Main minerals of abnormally high-grade ores of the Tomtor deposit (Arctic Siberia) // Russian Geology and Geophysics. – 2015. – V. 56, №6. – P. 844–873.] IF – 1.41, doi:10.1016/j.rgg.2015.05.003.

Информационная справка

Основные направления работы лаборатории были заложены чл.-корр. АН СССР Феликсом Николаевичем Шаховым и академиком Андреем Алексеевичем Трофимуком в Новосибирском Институте геологии и геофизики СО АН СССР. Развитие золоторудных систем рассматривалось в рамках изучения геохимии благородных, редких и радиоактивных элементов в эндогенных и экзогенных процессах. Прогнозно-металлогеническое направление было выделено в самостоятельное структурное подразделение в 2006 году с целью изучения процессов рудообразования и металлогенической эволюции золоторудных и комплексных золотосодержащих природных систем различного генезиса. Одной из первичных задач определено выявление геологических, геохимических и физико-химических факторов, определяющих специфику металлогении рудоносных систем и их рудопродуктивности.

Результатом деятельности лаборатории является разработка комплекса прогноза и поисков оруденения, а также характеристика перспективности изучаемых площадей и объектов.

 

Список основных проектов и публикаций

 

 

Лаборатория прогнозно-металлогенических исследований (217)

 Заведующий

Кандидат геолого-минералогических наук, Сухоруков Василий Петрович 

 Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук, Калинин Юрий Александрович 

Кадровый состав лаборатории 

Состав лаборатории насчитывает 23 сотрудника, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 6 докторов геолого-минералогических наук, 8 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

Заведующий лабораторией - к.г.-м.н. Сухоруков Василий петрович,

телефон: 73-05-26 (доб.331),330-45-27, E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. 

Методы и методики

 

Инфраструктура

 

Важнейшие достижения за 5 лет

 

Информационная справка

 Основные направления работы лаборатории были заложены в Новосибирском Институте геологии и геофизики СО АН СССР. Развитие золоторудных систем рассматривалось в рамках изучения геохимии благородных, редких и радиоактивных элементов в эндогенных и экзогенных процессах. Прогнозно-металлогеническое направление было выделено в самостоятельное структурное подразделение в 2006 году с целью изучения процессов рудообразования и металлогенической эволюции золоторудных и комплексных золотосодержащих природных систем различного генезиса. Одной из первичных задач определено выявление геологических, геохимических и физико-химических факторов, определяющих специфику металлогении рудоносных систем и их рудопродуктивности.

Результатом деятельности лаборатории является разработка комплекса прогноза и поисков оруденения, а также характеристика перспективности изучаемых площадей и объектов.

 

 

Лаборатория геохимии радиоактивных элементов и экогеохимии (216)

Заведующий лабораторией

 Кандидат геолого-минералогических наук, старший научный сотрудник Мельгунов Михаил Сергеевич.

Научный руководитель базового проекта

 Доктор геолого-минералогических наук Жмодик Сергей Михайлович.

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 15 сотрудников, имеющих широкий опыт исследований, в том числе: 1 доктора геолого-минералогических наук, 6 кандидатов геолого-минералогических наук, а также высококвалифицированных ведущих инженеров, инженеров различных категорий и техников-лаборантов.

Контакты

Заведующий лабораторией – к.г.-м.н. Мельгунов Михаил Сергеевич, телефон +7 (383) 333-23-07, E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..

Методы и методики

В лаборатории широко представлены различные современные аналитические методы и методики определения содержаний радиоактивных и редких элементов в различных объектах окружающей среды, в том числе:

  • полупроводниковая гамма-спектрометрия (210Pb, 238U, 226Ra, 232Th, 40K, 137Cs, 152Eu, 154Eu, 60Co и др.),
  • альфа-спектрометрия с радиохимической подготовкой (239+240Pu, 238Pu, 234U, 238U),
  • бета-радиометрия с радиохимической подготовкой (90Sr),
  • инструментальный нейтронно-активационный анализ,
  • жидкостно-сцинтилляционная спектрометрия (тритий в воде),
  • сцинтилляционная гамма-спектрометрия (U, Th, K, Cs, Аэфф),
  • радонометрия (содержание радона в воздухе, воде, поток радона),
  • методики и процедуры пробоподготовки разнообрахных объектов окружающей среды для всех видов анализа,
  • методы селективного выщелачивания (различные модификации метода Тессье) для определения форм нахождения химических элементов и радионуклидов и выявления степени их подвижности.

Инфраструктура

В распоряжении лаборатории находится следующий комплекс лабораторного оборудования:

  • HPGe и Ge(Li) коаксиальные и планарный полупроводниковые детекторы (ППД) для определения гамма-излучающих радионуклидов, в том числе для инструментального нейтрон-активационного определения широкого круга редких элементов в различных геологических объектах;
  • HPGe колодезные ППД большого объема в низкофоновом исполнении: EGPC192-P21/SHF 00-30A-CLF-F фирмы EURISYS MEASURES и GWL-220-15-XLB-AWT фирмы AMETEK (ORTEC) для определения гамма-излучающих радионуклидов, связанных с атмосферными выпадениями (7Be, 210Pb, 137Cs), в пробах малого объема в широком диапазоне активностей;
  • комплекс современного отечественного и импортного периферийного спектрометрического оборудования, обеспечивающий одновременную работу всех ППД;
  • многоканальный альфа-спектрометр ALPHA-ENSEMBLE-8 фирмы AMETEK (ORTEC) с высокоразрешающими низкофоновыми полупроводниковыми детекторами площадью 300 и 450 кв. мм для определения изотопов урана (234U, 235U, 238U) и плутония (239+240Pu и 238Pu);
  • бета-радиометры: РУБ-01П с использованием низкофонового блока детектирования БДЖБ-06П (г. Пятигорск) и BCF-31 (EURISYS MEASURES) для определения 90Sr;
  • низкофоновый жидкостный сцинтилляционный альфа-бета радиометр спектрометрический Hidex SL 300 SSL для проведения жидкостно-сцинтилляционного анализа (ЖСА) некоторых бета- и альфа-излучающих радионуклидов;
  • комплект образцовых радионуклидных источников для калибровки спектрометров;
  • полевое и лабораторное оборудование для проведения пробоотбора образцов различных объектов окружающей среды и их предварительной пробоподготовки.

Важнейшие достижения за 5 лет

Изучение геохимии раннего диагенеза голоценовых отложений озерно-болотных комплексов юга Западной Сибири и Восточного Прибайкалья. Коллективом (д.г.-м.н., Леонова Г.А., к.г.-м.н. Бобров В.А., к.г.-м.н. Мальцев А.Е.) с 2010 года проводятся комплексные исследования, направленные на изучение геохимии и биогеохимии постседиментационных превращений, протекающих в твердой фазе и поровых водах отложений малых озер и болот в ходе процессов раннего диагенеза. Изучены процессы перераспределения химических элементов, трансформация органического вещества, метаморфизация поровых вод и механизмы аутигенного минералообразования по длинным (1,8-14,5 м) ненарушенным кернам бурения. Детально исследована геохимия элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, S) в системе поровая вода—осадок, описаны процессы бактериальной сульфатредукции и закономерности распределения сульфатной и восстановленной S в органогенных осадках (сапропели) малых озер юга Западной Сибири и Восточного Прибайкалья. Впервые для малых типовых озер и верховых болот юга Западной Сибири и Прибайкалья выявлено послойное распределение численности различных (более 10) физиологических групп микроорганизмов по глубине стратифицированных разрезов сапропелей и торфяников.

Аутигенные минералы.
1. Кристаллы аутигенного кальцита, расположенные между клеточных стенок урути сибирской (Myriophyllum sibiricum), биопродуцента сапропеля оз. Большие Тороки (юг Западной Сибири).
2. Фрамбоиды пирита в сапропеле оз. Котокель (Восточное Прибайкалье).
3. Кристаллы пирита в цистах водорослей сапропеля оз. Духовое (Восточное Прибайкалье).
Фото: электронный сканирующий микроскоп TESCAN MIRA 3 LMU.

Исследования "атмосферных" 7Be и 210Pb как индикаторов различных природных процессов. Исследование поведения поступающих в результате атмосферного привноса естественных радионуклидов 7Be и 210Pb с помощью различных природных планшетов (лишайниковые покровы ленточных боров юга и севера западной Сибири, снежные и дождевые выпадения) нацелено на установление особенностей геохимии этих элементов, а также сравнения их поведения с поведением искусственного 137Cs и стабильных элементов (Ni, Co, Cr, Hg, Pb, Cd). На данной стадии исследования показано их неравномерное распределение в пределах локальных площадей, а также установлено, что корреляционные связи между радиоактивными и стабильными элементами зависят как от плотности бонитета, возраста древостоя, так и от плотности выпадений атмосферных осадков.

Исследования геохимии и биогеохимии искусственных и естественных изотопов в пойменных биогеоценозах (пойма реки Енисей, Красноярский край; озерные системы Прибайкалья). В ходе изучения геохимии урана в процессе диагенеза современных карбонатных озерных осадков был разработан подход, который с использованием метода селективного растворения позволяет на основе измерения изотопных отношений 234U/238U в аутигенных фазах осадков оценивать содержание новообразованных слаборастворимых соединений U(IV) в них. Это позволило установить распределение содержаний фаз U(IV) по разрезам осадков. Сравнение распределения фаз U(IV) с распределением окси-гидроксидов Mn (основным индикатором окислительных условий в осадках), показало, что между ними зачастую наблюдается отчетливая отрицательная корреляция, что позволяет считать присутствие фаз U(IV) маркером восстановительных условий в озерных осадках, в то время, как увеличение валовых концентраций U быть таким маркером не может. Помимо этого, в ходе исследований геохимии техногенных изотопов были адаптированы и отработаны методики фракционирования как пойменных речных отложений, так и растительной биомассы для определения путей депонирования изотопов в пойменных биогеоценозах. Распределение техногенных изотопов в биомассе наземных растений енисейской поймы может изменятся из года в год и значительно зависит от возраста растения. У взрослых растений в подвижные фракции, легко мигрирующие при отмирании растений, уходит в среднем около 30% изотопа 137Cs. Еще одним из направлений в изучении геохимии искусственных изотопов является изучение "горячих" частиц, присутствующих в поймах рек, подвергающихся воздействию со стороны ЯТЦ. По величине отношений активностей изотопов 137Cs/134Cs было установлено различное время появления этих частиц пойменной системе, а по вариациям отношений изотопов плутония (238Pu/239,240Pu) — определены вероятные источники поступления.

Информационная справка

Лаборатория является наследницей организованного в 1958 году чл.-корр. АН СССР, профессором Феликсом Николаевичем Шаховым в составе Института геологии и геофизики СО АН СССР геохимического отдела. Лаборатория принимает непосредственное участие в широком круге комплексных исследований на территории Сибири, Прибайкалья, Забайкалья, с целью установления минералого-геохимических и физико-химических параметров концентрирования и рассеяния редких и радиоактивных элементов в современных экзогенных углеродсодержащих рудоформирующих системах.

Важнейшими задачами являются: изучение степени подвижности техногенных и природных изотопов в системе почва-водный поток; определение многоэлементоного состава природных депонентов и вещества атмосферных выпадений в типичных ландшафтных зонах Западной Сибири; установление особенностей геохимии пресноводного диагенеза карбонатных и бескарбонатных сапропелей (Западная Сибирь, Прибайкалье), выявление условий формирования озерно-болотных отложений в голоцене.

Результатом деятельности лаборатории является установление на примере ряда современных речных, озерных, пирогенных-лесных систем юга Сибири условий концентрирования и рассеивания редких и радиоактивных элементов, связанные с современными природными процессами континентального седиментогенеза и атмосферного поступления; проведение экогеохимической оценки состояния изученных объектов Сибири; оценка роль микробных сообществ в деструкции ОВ сапропелей и торфа, а также определены природа и механизмы аутигенного минералообразования в сапропелях и торфах (диагенетическая или эпигенетическая) озерно-болотных комплексов юга Западной Сибири и Южного Прибайкалья; разработка новых и совершенствование существующих подходов, методов и методик определения редких и радиоактивных металлов в углеродсодержащих геологических объектах.

 

Список основных проектов и публикаций

 

Лаборатория рудоносности щелочного магматизма (215)

 

Заведующий лабораторией 

Доктор геолого-минералогических наук Дорошкевич Анна Геннадьевна.

Научный руководитель базового проекта

Доктор геолого-минералогических наук Дорошкевич Анна Геннадьевна.

Кадровый состав лаборатории

Состав лаборатории насчитывает 16 сотрудников, имеющих большой опыт результативных исследований, в том числе: 1 доктор геолого-минералогических наук, 6 кандидатов наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.

Контакты

телефон +7 (383) 373-05-26 доб. 741, E-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it..

 

Методы и методики

Для определения петрогенезиса и параметров рудообразования щелочных комплексов используются следующие методы исследования:

(1) геохронологические – датирование пород и руд U-Pb (SНRIMP-II, LA-ICP-MS) и Ar-Ar методами. Исследования проводятся на базе Аналитического центра коллективного пользования многоэлементных и изотопных исследований ИГМ СО РАН (АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, г. Новосибирск): Ar-Ar и LA-ICP-MS методы; и ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург): SHRIMP-II.

(2) минералого-геохимические – петрографическое и минералогическое исследования пород (с использованием электронного микроскопа, микрозонда и LA ICP-MS анализа) с определением и редкоэлементной характеристикой основных и второстепенных минералов-концентраторов редких элементов, а также построением карт распределения и перераспределения редких элементов в породах, петрохимическое и геохимическое изучение состава пород (РФА и ICP-MS). Исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в Новосибирском государственном университете (НГУ) – LA-ICP-MS метод (г. Новосибирск).

(3) изотопно-геохимические – изучение состава радиогенных (Sr, Nd, Pb) и стабильных (δ18О – в силикатах, оксидах и фосфатах, δ18О и δ13С – в карбонатах) изотопов в минералах и породах для характеристики источников, участвовавших в их формировании. Определение изотопного состава О в оксидах, силикатах и фосфатах проводятся в Геологическом Институте СО РАН (г. Улан-Удэ); изучение состава радиогенных изотопов (Pb, Sr и Nd) – на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в ИГГД РАН и ВСЕГЕИ (г. Санкт-Петербург)

(4) термобарогеохимические – исследования расплавных и флюидных включений с использованием методов термо-криометрии (установки Linkam THMSG-600, термокамера TC-1500); изучение состава флюидной и дочерних кристаллических фаз включений с использованием Рамановской спектроскопии (спектрометр LabRam HR800 Horiba Jobin Yvon). Изучение состава солевых дочерних фаз вскрытых флюидных включений и прогретых стекол расплавных включений – методом сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектральным анализом. Количественные концентрации основных петрогенных, а также рудных элементов определяются методом LA-ICP-MS (установка XSERIES2 ICP-MS с устройством лазерного пробоотбора NewWaveResearch, Nd:YAG). Термобарогеохимические исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в Новосибирском государственном университете проводится метод LA-ICP-MS.

(5) экспериментальные и термодинамические – экспериментальное и численное моделирование гидротермальных процессов в поликомпонентных системах (с участием рудных элементов: Au, РЗЭ, Nb), приближенных по своим составам к природным гидротермальным флюидам, связанных со щелочным магматизмом. Используются титановые автоклавы разного объема, установка экзоклавного типа с вакуумированием, вводом жидких и газообразных компонентов, и установка быстрой закалки с холодным затвором. Для термодинамического моделирования применяется программный комплекс HCh и база термодинамических данных UNITHERM. Продукты экспериментов анализируются с помощью сканирующей электронной микроскопии, микрорентгеноспектральным анализом, LA ICP-MS, методами оптической спектрофотомерии и атомной адсорбции. Исследования проводятся на базе АЦКП МИИ ИГМ СО РАН, в GFZ (г. Потсдам).

Инфраструктура

Достоверность полученных данных определяется применением специализированных методов исследований с использованием высокоточных инструментальных установок и приборов на базах сертифицированных ведущих аналитических научных центров России (см. Используемые методы и методики).

Важнейшие достижения за 5 лет

Проведены геохронологические (U-Pb, SHRIMP II датирование цирконов), минералогические, термобарогеохимические и изотопно-геохимические исследования доломитовых карбонатитов Селигдара, Усть-Чульмана, Муосталаха, Бирикена Нимнырской зоны (Алданский щит). Определен палеопротерозойский возраст пород. Доказано, что образование пород происходило из магнезиокарбонатитовых расплавов, содержащих щелочные (сульфаты, хлориды и фториды Na и K) и алюмосиликатные компоненты (до 10 мас. %). Установлено, что источником магм был изотопно-аномальный резервуар, который обогащался относительно деплетированной мантии в период ~2,7-3,0 млрд лет. Плавление этого обогащенного литосферного субстрата происходило в неоархее, с формированием пироксенитов и карбонатитов Хани, в палеопротерозое, с образованием магнезиокарбонатитов Нимнырской зоны, и в мезозое, со становлением многочисленных интрузий высококалиевых пород Алданского щита. Установлено, что потенциально значимое концентрирование РЗЭ, Th и других полезных рудных компонентов связано с поздними гидротермальными и метаморфическими процессами, что необходимо учитывать при технологической оценке руд.

Рис. 1. Эволюция изотопного состава неодима во времени для предполагаемого источника магнезиокарбонатитов Алдана (Doroshkevich et al., 2018). Данные для габбро Чинейского массива (Гонгальский и др., 2008), пироксенитов Хани (Vladykin et al., 2005), высококалиевых пород Алдана (Bogatikov et al., 1994, Mitchell et al., 1994; авторские неопубликованные данные), пород Йоко-Довыренского массива (Арискин и др., 2015)

Prokopyev, I.R., Doroshkevich, A.G., Ponomarchuk, A.V., Sergeev, S.A., 2017. Mineralogy, age and genesis of apatite-dolomite ores at the Seligdar apatite deposit (Central Aldan, Russia). Ore Geol. Rev.81, 296-308.

Prokopyev I.R., Doroshkevich A.G., Redina A.A., Obukhov A.V. Magnetite-apatite-dolomitic rocks of Ust-Chulman (Aldan shield, Russia): Seligdar-type carbonatites? Miner Petrol, DOI 10.1007/s00710-017-0534-y

Doroshkevich A.G., Prokopyev I.R., Izokh AE, Klemd R., Ponomarchuk A.V., Nikolaeva IV., Vladykin NV. 2018. Isotopic and trace element geochemistry of the Seligdar magnesiocarbonatites (South Yakutia, Russia): Insights into the mantle evolution underlying the Aldan-Stanovoy shield. Journal of Asian Science 154, pp. 354-368.

http://rareearth.ru/ru/news/20170216/02972.html

http://xn--m1afn.xn--p1ai/ru/node/2189

Проведены геохронологические (U-Pb SHRIMP II и LA-ICPMS датирование циркона, перовскита и монацита, Ar-Ar датирование риппита) и минералогические исследования пород, включая кору выветривания, Чуктуконского Nb-РЗЭ месторождения (Красноярский край). Определено, что образование щелочных пород связано с деятельностью мантийного суперплюма, формировавшего Сибирскую изверженную провинцию в период 250—248 млн лет. Развитие рудоносной коры выветривания происходило на 130 млн лет позже времени кристаллизации пород Чуктуконского массива.

Впервые на месторождении (и в мире) установлен новый минерал, риппит (K2(Nb,Ti)2(Si4O12)O(O,F)), являющийся источником ниобия. Преобладание риппита над пирохлором в некоторых участках карбонатитов позволяет рассматривать минерал как промышленно значимый в рудах Чуктуконского месторождения. Установлено, что основными ниобиевыми минералами карбонатитов являются пирохлор и риппит, а в гидротермально проработанных карбонатитах и коре выветривания – гетит и Nb-рутил, наряду с пирохлором и риппитом. Полученная минералогическая информация является крайне важной для оценки технологических свойств руд Чуктуконского месторождения.

Рис. 2. Основные ниобиевые минералы карбонатитов Чуктуконского ниобий-редкоземельного месторождения. а – пирохлор, б – риппит, в – Nb-рутил. Изображения в обратно-отраженных электронах

Рис. 3. Фото призматических кристаллов риппита в карбонатитах Чуктуконского массива

Doroshkevich AG, Sharygin VV, Seryotkin YV, Karmanov NS, Belogub EV, Moroz TN, Nigmatulina EN, Eliseev AP, Vedenyapin VN, Kupriyanov IN (2016) Rippite, IMA 2016-025. CNMNC Newsletter No. 32, August 2016, page 919. Mineral Mag, 80: 915-922.

Chebotarev D.A., Doroshkevich A.G., Klemd R, Karmanov N.S. (2017) Evolution of Nb-mineralization in the Chuktukon carbonatite massif, Chadobets upland (Krasnoyarsk Territory, Russia), Periodico di Mineralogia, v. 86, n. 2, doi:http://dx.doi.org/10.2451/dache1.

Чеботарев Д.А., Дорошкевич А.Г., Шарыгин В.В., Юдин Д.С., Пономарчук А.В., Сергеев С.А. 2017 Геохронология Чуктуконского карбонатитового массива, Чадобецкое поднятие, Красноярский край. Геология и геофизика, № 10, 1542—1553

http://rscf.ru/ru/node/2622

Риппит: новый минерал с «многогранными» свойствами

Проведена серия экспериментов по изучению распределения широкого ряда редкоземельных и высокозарядных элементов между кальцитом, флюоритом и карбонатитовым расплавом в системе CaCO3+CaF2+Na2CO3±Ca3(PO4)2 при 650-900 °C и 100 МПа. Результаты исследования показали, что значения коэффициентов распределения варьируют в пределах 0,03-0,25, причем наибольшие значения наблюдаются для стронция (0,48-0,8 для кальцита и 0,14-0,3 для флюорита) и иттрия (0,18-0,3). Значения коэффициентов распределения РЗЭ увеличиваются при увеличении атомного номера от La к Lu. Растворимость Zr, Hf, Nb и Ta в синтетических карбонатитовых расплавах с высоким содержанием фтора крайне низка и приводит к кристаллизации Hf-бадделеита и ниобий-содержащего перовскита. Определенные коэффициенты распределения редкоземельных элементов были использованы для расчета содержания редкоземельных элементов в материнском расплаве интрузивных и эффузивных карбонатитов на примере комплекса Белая Зима и вулкана Керимаси. Полученная информация является важной для понимания процессов оруденения карбонатитов.

Рис. 4. а, б – результаты экспериментов при 650 °C до добавки фосфата (а) и после (б); в, г – коэффициенты распределения для флюорита (в) и кальцита (г); д, е – рассчитанные с использованием полученных коэффициентов распределения содержания РЗЭ в материнских расплавах для интрузивных и эффузивных карбонатитов на примере комплекса Белая Зима и вулкана Керимаси, соответственно

Chebotarev DA, Veksler IV, Wohlgemuth-Ueberwasser C, Doroshkevich AG, Koch-Müller M (2018). Experimental study of trace element distribution between calcite, fluorite and carbonatitic melt in the system CaCO3+CaF2+Na2CO3±Ca3(PO4)2 at 100 MPa, Contributions to Mineralogy and Petrology.

Информационная справка

Лаборатория рудоносности щелочного магматизма была создана в 2017 году с целью изучения процессов рудообразования щелочных комплексов. Одной из главных задач является определение главных петрологических, геохимических и физико-химических факторов, определяющих высокую рудоносность щелочных комплексов. Результатом деятельности лаборатории является определение условий генерации щелочных магм, особенностей их состава и мантийных субстратов; характера эволюции первичных расплавов и флюидного режима; механизмов концентрирования, распределения и перераспределения рудных элементов.

 

Список основных проектов и публикаций