Лаборатория метаморфизма и метасоматоза была создана академиком Владимиром Степановичем Соболевым в первый год организации Института геологии и геофизики СО АН СССР. В ней начинали свою научную деятельность академики Николай Леонтьевич Добрецов и Владимир Викторович Ревердатто, к.г.м.н. Елена Николаевна Ушакова, Евгения Александровна Костюк и Владимир Васильевич Хлестов. Основными направлениями исследований лаборатории на тот момент были региональный и контактовый метаморфизм, определение термодинамических условий метаморфизма и изучение фаций метаморфизма. Главными итогами этого периода стали первая в мире "Карта метаморфических фаций СССР" (1966 г.) и четырехтомная монография "Фации метаморфизма"(Ревердатто 1970, Добрецов и др., 1970; 1972; 1974), авторы которой (В.С. Соболев, Н.Л. Добрецов, В.В. Ревердатто, Н.В. Соболев, В.В. Хлестов) были удостоены в 1976 г. Ленинской премии.

Лауреаты Ленинской премии СССР. Слева направо: академик В.В. Ревердатто, академик Н.В.Соболев, к.г.м.н. В.В.Хлестов, академик В.С.Соболев, академик Н.Л.Добрецов. (фото 1976 г.)

Эти достижения заложили базис дальнейшей работы по выяснению причин приуроченности метаморфических фаций к определенным тектоническим структурам, геодинамической обусловленности метаморфизма, анализу кинетики фазовых превращений и оценке масштабов массопереноса в ходе метаморфических реакций.

В последующие годы произошло укрупнение научных тематик института и объединение нескольких лабораторий, занимающихся проблемами метаморфизма и метасоматоза. С начала 2000-х годов три лаборатории – метаморфизма и метасоматоза под руководством д.г.м.н. Г.Ю. Шведенкова, метаморфогенного минерало- и рудообразования под руководством д.г.м.н. Г.Г. Лепезина и твердофазных превращений в минералах под руководством д.х.н. Ю.В.Сереткина – стали работать в рамках единой Лаборатории метаморфизма и метасоматоза.

Бессменным научным руководителем направления является академик РАН Владимир Викторович Ревердатто. Под его руководством в 2003-2008 гг. начали выполняться исследования в рамках научной школы “Сибирская метаморфическая школа”. Основные направления научных работ коллектива «метаморфической» школы включают: анализ геодинамической обусловленности процессов метаморфизма, реконструкция P-T-t трендов метаморфизма, изучение фазовых равновесий и кинетики метаморфических реакций, реконструкция протолитов, моделирование деформаций и тепломассопереноса.

Академик В.В.Ревердатто

  
Г.Ю.Шведенков, В.С. Шеплев, Г.Г. Лепезин

Одним из приоритетов современной метаморфической петрологии является анализ кинетики преобразования минерального вещества в процессах метаморфизма. Инициативу в этом направлении проявили В.В.Хлестов, В.В. Ревердатто, Г.Г.Лепезин, позже – В.С. Шеплев. В.С.Шеплевым с коллегами (Шеплев и др. 1991, 1992, 1998; Ashworth, Sheplev, 1997, 1998) развивал теорию Коржинского-Фишера-Джостена, в рамках которой найдено математическое решение задачи диффузионного метасоматоза, выполнен анализ возможных минералогических типов метасоматической зональности, получены оценки относительной диффузионной подвижности петрогенных элементов.

На базе оригинальной методики и аппаратуры, разработанной Г.Ю.Шведенковым, были разработаны новые экспериментальные подходы к получению количественных параметров массопереноса в породах при повышенных температуре и давлении. Эксперименты дали возможность исследовать метаморфические реакции и массоперенос в условиях реальной (низкой) проницаемости, что в перспективе открывает путь к определению длительности процессов метаморфизма. В экспериментах, выполненных в системах карбонатно-силикатных пород, были получены оценки реальной скорости роста минеральных агрегатов и развития минеральной зональности (Шведенков и др., 2006).

В лаборатории уже более 25 лет группой сотрудников под руководством д.г.-м.н. Э.В.Сокол ведутся исследования продуктов ультравысокотемпературного (T до ≥ 2000 °C) и низкобарического (P от 1 до 300 бар) метаморфизма. Разрабатывается теория пирогенного метаморфизма, тепловым источником которого является энергия горения ископаемого органического вещества. За это время были выявлены главные геологические и ландшафтно-климатическое факторы, контролирующие развитие природных пожаров углей, горючих сланцев и природного газа. Реконструированы условия образования широкого спектра пирогенных пород (Пирогенный метаморфизм, 2005…; Сокол и др., 2007; 2008; Sokol, Volkova, 2007; Sokol et al., 2010; 2014; 2015; 2019; Seryotkin et al., 2012; Grapes et al., 2013; Kokh et al., 2016, 2017; Kokh, Sokol, 2023). Пирогенные породы рассмотрены как природные аналоги цементных клинкеров и стекловатых керамик, в которых в настоящее время происходит захоронение особо токсичных и радиоактивных отходов (Sokol et al., 2014; 2016; 2019; Khoury et al., 2015; 2016). Рассмотрены экологические последствия длительных природных и техногенных пожаров каустобиолитов. В настоящее время коллектив входит в число мировых лидеров в области изучения минералогии, петрологии и геохимии пирогенных систем.

Книги Coal and Peat Fires: A Global Perspective, G.B.Stracher, A.Prakash. E.V.Sokol (Eds.). Elsevier. Vol. 1, 2, 3. 2010-2015.

Хотя процессы метаморфизма проявляются в масштабах Земной коры, начинаются они в масштабах кристаллических решёток, деформация которых под воздействием температуры и давления приводит к стабилизации одних минералов и дестабилизации других. Направление экспериментального исследования минералов in situ при высоком давлении развивалось с 1970-х годов д.г.-м.н. Б.А. Фурсенко, под руководством которого совместно с Ю.А. Литвиным (ИЭМ РАН) были созданы первые отечественные ячейки с алмазными наковальнями, позволяющие методами КР-спектроскопии и рентгеновской дифракции исследовать состояние минералов при давлении недр Земли (Рис. 7). Пионерские эксперименты на базе ускорителя ВЭПП-3 (ИЯФ СО РАН) в 1980-х годов позволили дополнить перечисленные методы дифракцией синхротронного излучения, до сих пор остающейся самым мощным инструментом исследования кристаллической структуры при высоких давлениях и температурах. Среди наиболее интересных результатов, полученных с использованием алмазных наковален, можно упомянуть открытие отрицательной сжимаемости в пористых алюмосиликатах, связанной со «сверхгидратацией» - внедрением молекул воды в каналы структуры под воздействием давления. В составе лаборатории работает одна из ведущих отечественных групп в области кристаллохимии высоких давлений, развивающая технику алмазных наковален для исследования минералов in situ при высоких давлениях и температурах методами КР-спектроскопии и рентгеновской дифракции.

Ячейки с алмазными наковальнями (слева) и наковальни, изготовленные из природных алмазов (справа). 1980-е годы.

Выполнено крупное научное обобщение современных достижений в области метаморфической петрологии и результатов собственных 45-летних исследований группы сотрудников Лаборатории метаморфизма в составе В.В. Ревердатто, И.И. Лиханов, О.П. Полянский, В.С. Шеплев и В.Ю. Колобов (Ревердатто и др., 2017; Reverdatto et al., 2019). В монографиях анализируются генетические связи метаморфизма с геодинамикой, его тектонические и магматические причины и определяющие факторы; геологические типы метаморфизма увязываются с особенностями Р-Т параметров и Р-Т-t трендов эволюции породных комплексов. В зависимости от величины теплового потока выделены три категории метаморфизма, реализующиеся: при среднеземном («нормальном») термическом градиенте, при повышенном градиенте в результате участия дополнительного тепла магматических интрузий и диапиров, при пониженном градиенте в зонах субдукции, в областях растяжения и погружения при рифтогенезе. Представлены современные подходы, широко использующие количественные методы описания метаморфизма. Выполнено математическое моделирование процессов метаморфизма вблизи магматических интрузий, а также в связи с рифтогенезом и диапиризмом; охарактеризованы минеральные преобразования в горных породах, контролируемые вариациями Р-Т параметров, массопереносом и химическими реакциями. Проведено исследование квазистационарной модели диффузионного метасоматоза в применении к образованию зональных структур минералов, разработан метод геотермобарометрии в условиях неустановившегося равновесия, выполнен количественный анализ переноса вещества в матриксе при метаморфических реакциях и дана оценка миграционной подвижности петрогенных элементов при метаморфизме.

Книга Reverdatto, V.V., Likhanov, I.I., Polyansky, O.P., Sheplev, V.S., Kolobov, V.Yu. (Eds.) 2019, The Nature and Models of Metamorphism. Springer Geology, Switzerland, Cham. 330 p. doi.org/10.1007/978-3-030-03029-2.

 

Основные объекты исследования, экспедиции, эксперименты, разработки

Объекты исследования Лаборатории № 440 имеют широкую географию и образовались в различных Р-Т режимах (HP, UHP, HT-LP, UHT и др.). Различные полевые отряды лаборатории (до 4-5 за один полевой сезон) работают в разных частях Западной и Восточной Сибири и сопредельных стран Азии. Основными научными объектами исследований являются:

 

зональные HP-LT и UHT метаморфические комплексы Енисейского кряжа (Красноярский край),

раннедокембрийские метаморфические и магматические (гранулитовые) комплексы Ангаро-Канского выступf юго-запада Сибирского кратона (Иркутская область и Красноярский край),

эклогиты и глаукофановые сланцы Чарской и Уймонской зон (С.-В. Казахстан и Горный Алтай, соответственно), Куртушибинского и Атбашинского хребтов (З. Саян и Киргизия, соответственно), Максютовского комплекса (Урал),

метаморфические породы Чернорудской зоны (З. Прибайкалье),

HP-UHP "коровые" перидотиты и гранатиты Fe-Ti типа Кокчетавского массива (С. Казахстан),

зональные метаморфические комплексы коллизионно-сдвиговой зоны Монгольского Алтая (Ю.-З. сектор),

пирометаморфические комплексы (комплексы горелых пород, пирогенные комплексы, горельники) Кузбасса, Горного Алтая, Раватского пожара, Керченско-Таманской и Каспийской грязевулканических провинций, поля Алтын-Эмель (Казахстан), формации Хатрурим (Израиль, Иордания), территория Даба-Свага, Иордания.

 

Полевые исследования метаморфических горных пород дополняются экспериментами, позволяющими воспроизвести высокие давления и температуры недр Земли в лаборатории. Изучение "обожжёных" (пирометаморфических) пород позволяет развивать и прикладное направление – технологии получения пористых конструкционных материалов за счёт термообработки силикатных составов.

Экспедиционные работы на Енисейском кряже

 

Экспедиционные работы в Монгольском Алтае

 

Экспедиционный "Урал". Вброд через разлившуюся после дождя таёжную реку

 

Метаморфизованные подушечные базальты (пиллоу-лавы) Чарской зоны, В. Казахстан

 

Экспедиционные работы в респ. Тыва (нагорье Сангилен)

 

Панорама горельника, вскрытого карьером (Калзыгайская площадь, Кузнецкий угольный бассейн), 2009 г. Видимая мощность горельника составляет ~80 м. (Сокол и др., 2014)
1 – пирогенная брекчия; 2 – остеклованные клинкеры; 3 – умеренно преобразованные пирогенные породы; 4 – четвертичные отложения (суглинки, лессовидные суглинки, современная почва); красная линия – взброс.

 

 

Свернуть  

 

Петрология, геохимия, геохронология и деформационные особенности метаморфизма разных типов

Тема: Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры: регионального метаморфизма низких давлений/высоких температур, ультравысокотемпературного/гранулитового метаморфизма коллизионного метаморфизма умеренных давлений/высоких температур и высоких давлений/низких температур, связанных с надвигами и субдукцией, стресс-метаморфизма при деформациях пород, а также тепловые источники метаморфизма в режиме внутриплитного рифтогенеза.

Объекты: Метаморфические комплексы Енисейского кряжа и сопряженных геологических структур юго-западной окраины Сибирского кратона, рифтовые структуры Сибирской платформы и ее обрамления.

Задачи:

1. 1. Анализ связи метаморфизма с тектоникой, его причины и определяющие факторы.
2. 2. Математическое численное моделирование деформаций при метаморфизме, механизмов движения магмы, контактового метаморфизма вблизи даек и силлов в рифтовых структурах.

 

Минералогия и геохимия метаморфических процессов

Тема: Спуррит-мервинитовый метаморфизм высоких температур и низких давлений: геологический, минералогический и геохимический аспекты

Объекты:

– Высокотемпературные ореолы, возникшие в зонах контактов осадков с базитовыми интрузивами Сибирской трапповой провинции.

– Ксенолиты осадочных пород в магматических и вулканических породах.

– Комплексы пирогенных пород, связанные с пожарами каустобиолитов.

Задачи:

1. 1. Минералогическая и изотопно-петро-геохимическая характеристика пород, слагающих комплексы спуррит-мервинитового метаморфизма различной природы.
2. 2. Реконструкция режимов контактового метаморфизма; характеристика процессов взаимодействия магматических расплавов с материалом осадков.
3. 3. Реконструкция условий пирогенного метаморфизма, вызванного горением углей, битуминозных сланцев и природного газа; расшифровка минералообразующих процессов.

 

Кристаллохимия минеральных превращений

Тема: Для полноценной реконструкции процессов образования и последующего преобразования метаморфических пород комплексное исследование природных объектов предполагает моделирование, включающее как экспериментальную, так и теоретическую составляющие. При этом, поскольку процессы преобразования «сухих» минералов HT/LP пород при взаимодействии с флюидами характеризуются высокой степенью неравновесности, наиболее информативным экспериментальным подходом являются эксперименты in situ, позволяющие при актуальных PT-параметрах диагностировать состояние взаимодействующих фаз, кинетику этих процессов и наличие промежуточных продуктов таких взаимодействий. 

Задачи:

Разработать комплексную методику моделирования преобразований минерального вещества в широком диапазоне температур и давлений (в том числе в присутствии флюидной фазы) на базе экспериментов в режиме in situ в сочетании с термодинамическим моделированием. На базе этой методики:

- определить устойчивость и кинетику преобразования индекс-минералов HT/LP метаморфизма (в том числе являющихся природными аналогами «клинкерных фаз») при их взаимодействии с флюидами на регрессивных этапах метаморфизма (T < 300 °C, P < 2 кбар);

- установить механизмы адаптации кристаллических структур HT/LP фаз к воздействию давления и температуры; уточнить их термодинамические параметры, необходимые для достоверного моделирования минеральных равновесий в соответствующих многокомпонентных системах. 

 

Петрология, геохимия и геохронология метаморфических процессов

Одним из важнейших направлений лаборатории является реконструкция процессов формирования и эволюции метаморфических пород, сформированных в различных геодинамических обстановках.

Особое внимание уделяется изучению метаморфизма связанного с коллизией и субдукцией литосферных плит. Проводятся комплексные исследования пород высоких давлений в земной коре – одна из приоритетных тем лаборатории, напрямую связанная с геодинамикой.

Объектами исследований являются разновозрастные метаморфические комплексы – от самых древних докембрийских до фанерозойских. На их примере изучаются термодинамические, кинетические и деформационные особенности процессов метаморфизма, их геохимическая специфика, возраст и природа протолитов метаморфических горных пород, эволюция Р-Т параметров, температурный градиент, зональность и длительность. Минеральные превращения при метаморфизме горных пород фиксируют вариации Р-Т параметров, как следствия геодинамических процессов, состоящих в перераспределении масс и потоков тепла в земной коре и мантии, которые в прошлом нарушали сложившееся термодинамическое и механическое равновесие. Развитием этого направления занимаются сотрудники лаборатории: академик Ревердатто В.В., д.г.-м.н. Лиханов И.И., д.г.-м.н. Полянский О.П., д.г.-м.н. Туркина О.М., д.г.-м.н. Лепезин Г.Г., к.г.-м.н. Волкова Н.И., к.г.-м.н. Хлестов В.В., к.г.-м.н. Каргополов С.А., к.г.-м.н. Селятицкий А.Ю.

Сверка маршрутов. Кушка, Туркмения, 1985 г. Слева направо: В.В. Ревердатто, И.И. Лиханов, О.П. Полянский, В.Ю. Колобов

 

 

 

P-T-t тренды эволюции метаморфизма с движением "против часовой стрелки" в метапелитах Гаревского комплекса, Енисейский кряж (Likhanov et al., 2015) 

 

Распределение Mn и Ca в зернах граната из метапелитов зонального метаморфического комплекса р. Гегетин-Гол, Монгольский Алтай. Изображения получены на сканирующем электронном микроскопе в режиме обратных рассеянных электронов (BSE)

 

Метаморфические породы в шлифах под микроскопом
А – глаукофановый сланец (Чарская зона, В. Казахстан); Б – титанклиногумитовый гранатит (Кокчетавский массив, С. Казахстан); В – двойник андалузита в роговиках (Енисейский кряж); Г – двуслюдяной сланец (нагорье Сангилен, респ. Тыва).

 

Псевдоморфоза по высокоглиноземистому клинопироксену-чермакиту из HP гранатовых пироксенитов Кокчетавского массива

 

 Пирогенный метаморфизм

Продолжением классических работ академика В.В. Ревердатто, посвященных исследованию объектов спуррит-мервинитовой фации, стали работы сотрудников лаборатории по изучению объектов, родственных классическим спуррит-мервинитовым породным комплексам, но сформировавшимся в области более высоких температур и более низких давлений. Таковыми являются продукты процессов "метаморфизма горения" (combustion metamorphism) или пирогенного метаморфизма (pyrometamorphism), генетически связанные с горением каустобиолитов. Работы коллектива посвящены изучению геологического строения пирогенных комплексов и определению абсолютного возраста пирогенных событий, проблемам минералообразования и реконструкции условий метаморфизма на примере объектов Кузнецкого и Гусиноозерского угольных бассейнов, Горного Алтая, Керченско-Таманской грязевулканической провинции, Израиля, Иордании, Казахстана. Ряд работ сфокусирован на кристаллохимии редких и новых минеральных видов, обнаруженных в пирогенных породах. На сегодняшний день коллективом открыто и утверждено в Международной Минералогической Ассоциации два новых минерала (флэймит IMA 2013-122 и тулулит IMA 2014-065). Коллектив, включающий внс д.г.-м.н. Сокол Э.В., снс к.г.-м.н. Кох С.Н. и внс д.х.н. Сереткина Ю.В. настоящее время входит в число мировых лидеров в вопросах изучения минералогии пирометаморфических систем. Отдельно стоит отметить и прикладной аспект такого рода исследований. Метакарбонатные пирогенные породы формации Хатрурим (возраст от 4 млн. до 100 тыс. лет) являются природным аналогом цементного клинкера, а продукты их гидратации – аналогами бетонов. Использование такого рода объектов в качестве "тестовых" площадок дает возможность дать прогноз долговременной устойчивости кристаллических композиционных материалов в условиях длительного воздействия агрессивных факторов геологической среды. 

Пирогенные породы Присалаирского комплекса (Кузбасс) (Сокол и др., 2014)

А – хаотическая брекчия обрушения; глыбы остеклованных клинкеров сплавлены в монолит (светлый блок слева), более мелкие фрагменты сцементированы прожилками паралав (бурый блок справа), Калзыгайская площадь, Гряда Брекчий, 2009 г.;

Б – брекчия, сложенная фрагментами клинкеров (светло-серые), утратившими угловатые очертания и сцементированными тонкими прожилками паралав (черные);

В – Fe-Al-Ca-паралава: удлиненные футлярные кристаллы геденбергита, заключенные в оранжевое и бесцветное стекло с микролитами основного плагиоклаза и единичными зернами обломочного кварца (Присалаирский комплекс, Соколиные горы, обр. 05‑КС-32-2);

Г – рудная паралава : короткопризматические кристаллы муллита и скелетные кристаллы магнетита в буром стекле (Ерунаковская площадь, комплекс Инской, обр. 06‑12-05);

Д – низкокальциевая Al-Fe-паралава : ярко голубые кристаллы секанинаита с включениями шпинели, лейсты тридимита и изометричные индивиды титаномагнетита в бесцветном стекле (Присалаирский комплекс, Соколиные горы, обр. 05‑KC‑12);

Условные обозначения: CPx – клинопироксен, Gl – стекло, Mgt – Al-содержащий титаномагнетит, Mul – муллит, Pl – плагиоклаз, Sc – секанинит (Fe-кордиерит), Q – обломочный кварц.

Новые и редкие минералы метакарбонатных пирогенных пород (Израиль, Иордания)

А – новый минерал Тулулит Ca₁₄(Fe³⁺,Al)(Al,Zn,Fe³⁺,Si,P,Mn,Mg)₁₅O₃₆ в ассоциации с кальцитом (Cal), спурритом (Spu) и флюорэллестадитом (Els) (пирогенный спурритовый мрамор, Комплекс Тулул аль Хамам, Центральная Иордания). CSAH – алюминат-силикат-гидрат кальция. (Khoury et al., 2016).

Б – Новый минерал Флэймит (Ca-Al-паралавf из пирогенного комплекса бассейна Хатрурим, Израиль). Ламели флэймита α-Ca₂SiO₄ (ss) в матриксе ларнита β-Ca₂SiO₄ в ассоциации с квадратными кристаллами мелилита (Gh) и ксеноморфными зернами ранкинита (Rnk). (Sokol et al., 2015).

B – Псевдоволластонит α-Ca₃Si₃O₉ (вторая находка в мире) в ассоциации с ранкинитом (Rnk) (высококальциевая паралава, комплекс Наби Мусса, Хатрурим, Израиль) (Seryotkin et al., 2012).

Природные пирогенные процессы сходны с технологиями производства строительных материалов, керамики и стекольными производством, благодаря чему изучение технологических систем и синтез новых материалов дополняют данные о фазообразовании в природных пирогенных системах. В лаборатории 440 в этом направлении работает группа под руководством д.т.н. Л.К. Казанцевой, используя высокотемпературную обработку специально подготовленных цеолитсодержащих и кремнистых пород для получения пористых строительных материалов, сочетающих крайне низкий удельный вес (150-300 кг/м³) с повышенной механической прочностью и превосходными тепло- и звукоизолирующими свойствами.

Внешний облик (А) и текстуры (Б,В) новых пористых строительных материалов (Б,В – SEM-фото)

Математическое моделирование процессов метаморфизма и связь с геодинамикой

Наряду с петрологическими, геохимическими и экспериментальными исследованиями в лаборатории активно развивается математическое моделирование геодинамических и тектонотермальных процессов, вызывающих метаморфизм горных пород. В моделировании активно используются подходы, основанные как на механике деформированного твердого тела, так и на гидродинамике вязкой жидкости. Математическое моделирование осуществляется с использованием пакета прикладных программ MSC.MARC, FLUENT. Группа исследователей под руководством заведующего лабораторией О.П. Полянского, академика В.В. Ревердатто, В.Г. Свердловой, А.В. Бабичева, проф., д.ф.-м.н. С.Н. Коробейникова (ИГиЛ СО РАН), А.Н. Семенова проводят компьютерное моделирование процессов рифтогенеза, субдукции, механизма и условий подъема магм сквозь литосферу Сибирской платформы, коллизионного метаморфизма в Енисейском кряже, напряженно-деформированного состояния Горного Алтая. В результате исследований с помощью математического моделирования показано влияние реологии горных пород на характер субдукции, деформирование коры при коллизии, получены оценки скорости всплывания диапиров через литосферу, продемонстрирована определяющая роль реологического закона на структуру диапира и высоту подъема магм к поверхности.

Результат моделирования коллизии литосферных плит

 

Результат моделирования всплытия диапира

Кристаллохимия высоких давлений

Поскольку основой метаморфических процессов являются твердофазные преобразования минерального вещества, одним из важных разделов теории метаморфизма является кристаллохимия минералов в условиях высоких температур и давлений. Основоположником этого направления в нашей лаборатории стал доктор геолого-минералогических наук Борис Александрович Фурсенко, в 1980-х применивший методику создания высокого давления алмазными наковальнями для изучения твердофазных превращений в силикатных минералах. Использование ячеек с алмазными наковальнями различной конструкции в сочетании со спектроскопическими и дифракционными методами исследования структуры вещества позволяет нам всесторонне изучать реакцию кристаллической решётки минералов на высокие и сверхвысокие давления, выявлять особенности взаимодействия "минерал-флюид" при высоких давлениях и уточнять пределы стабильности минеральных фаз в PT-координатах. В соответствии с используемыми методами наши исследования можно разделить на три группы:

1) Исследование минералов в условиях высоких давлений методом спектроскопии комбинационного рассеяния (с.н.с. С.В. Горяйнов)

КР-спектроскопия является наиболее доступным методом исследования образца, сжатого между алмазными наковальнями. При этом изменения, наблюдаемые в спектре образца при повышении давления, позволяют с высокой точностью зафиксировать разнотипные фазовые переходы и структурные трансформации.

Исследование превращения распространённого минерала талька в фазу высокого давления при 8 ГПа (80 000 атмосфер) и 500°C

2) Исследование минералов в условиях высоких давлений методом дифракции синхротронного излучения (с.н.с. А.Ю. Лихачёва)

Одним из главных методических достижений кристаллохимии высоких давлений с момента её возникновения стало использование мощных источников синхротронного рентгеновского излучения для получения дифракционных картин от микроскопического образца, сжатого между алмазными наковальнями. Работы в этом направлении проводятся на базе ЦКП "Сибирский центр синхротронного и терагерцового излучения".

Разработка соединения – датчика давления для экспериментов по сжатию вещества между алмазными наковальнями

3) Исследование минералов в условиях высоких давлений методом монокристальной рентгеновской дифракции (в.н.с. Серёткин Ю.В.)

Наиболее точные данные о кристаллической структуре получаются при расшифровке дифракционных картин, полученных от монокристалла исследуемого минерала. Данный подход, технически достаточно сложный, применяется нами для выявления наиболее тонких деталей в структуре минералов при нормальных условиях и при высоком давлении.

 

1. Комплексная интерпретация структурно-геологических, петролого-геохимических и изотопно-геохронологических данных, включая авторские оригинальные подходы. Анализ специфики тектоно-термальных процессов формирования комплексов с полициклической историей, где разные типы метаморфизма сочетаются между собой в контрастных геодинамических обстановках, осуществляется с применением реконструкции P-T-t трендов эволюции пород. Для этого используются современные прецизионные методы исследования вещества – in situ локального микроанализа и датирования зональных метаморфических минералов, и вычислительного аппарата геотермобарометрических процедур на основе теории мультиминеральных равновесий.
2. Математическое моделирование проводится с использованием пакета MSC.Marc2010, позволяющего учитывать контрастные теплофизические и реологические свойства при взаимодействии флюид/порода. Для моделирования механизмов транспорта магмы используется пакет ANSYS-FLUENT со встроенными модулями, описывающими механизмы течения флюида/расплава, учитывающие нестационарный тепломассоперенос в геологическом масштабе времени.
3. Комплекс методов петрографического и микрозондового анализов, сканирующей электронной микроскопии и КР-спектроскопии. Геохимическая аттестация породы дана с использованием метода МС-ИСП, а индивидуальных минералов из метаморфических пород – с использованием метода лазерной абляции (ЛА-МС-ИСП).
4. Определение структурных характеристик минералов выполняется методами рентгеноструктурного монокристального и порошкового (метод Ритвельда) анализов. Особое внимание уделяется возможностям, связанным и использованием синхротронного излучения.

 

 

Свернуть  

 

2020 год

На примере геологических комплексов различной геодинамической природы, являющихся типичными для разных типов метаморфизма, выявлены диагностические тренды эволюции метаморфических пород, образованных в зонах активного тектогенеза:  при растяжении, сжатии и в сдвиговых зонах земной коры. Составлена обобщенная P-T диаграмма эволюции метаморфических комплексов различной геодинамической природы, являющихся типичными для разных типов метаморфизма. Приведено критическое обсуждение характера таких трендов – «по» или «против часовой стрелки», и показано, что этот аппарат не всегда однозначно предсказывает специфику геодинамического режима в комплексах со сложным развитием, что требует дальнейших исследований. Проведена совместная интерпретация результатов реконструкции Р-Т-t эволюции пород с результатами термомеханического численного моделирования взаимодействия литосферных блоков, выполненным с учетом варьирующих скоростей и механизмов погружения и эксгумации пород (Лиханов, 2020).

 
Рис. 1. Диаграмма эволюции геологических комплексов мира, демонстрирующая разнообразие Р-Т-t трендов для разных типов метаморфизма, где породы низкотемпературного метаморфизма (фиолетовый цвет петли), глаукофановые сланцы (синий цвет), эклогиты (зеленый цвет), высокобарические гранулиты эклогит-гранулитового типа (голубой цвет), гранулиты, в том числе ультравысокотемпературные (желтый цвет), амфиболиты областей с надвиговой тектоникой, включая мигматиты, гнейсы и кристаллические сланцы (красный цвет)  (Лиханов, 2020).

Лиханов И.И. Метаморфические индикаторы геодинамических обстановок коллизии, растяжения и сдвиговых зон земной коры // Петрология, 2020, т. 28, № 1, с. 4-22. DOI: 10.1134/S086959112001004X

Систематизирована кристаллохимия высокобарических двойных карбонатов системы Na2CO3-CaCO3 и проанализирована их возможная роль в глобальном цикле углерода (Рис. 2).

Рис. 2

 Rashchenko, Sergey, Anton Shatskiy, and Konstantin Litasov. 2020. “High‐Pressure Na‐Ca Carbonates in the Deep Carbon Cycle.” In Geophysical Monograph Series, edited by Craig E. Manning, Jung‐Fu Lin, and Wendy L. Mao, 1st ed., 127–36. Wiley. https://doi.org/10.1002/9781119508229.ch13

 

2021 год

Охарактеризован термальный метаморфизм вблизи Баянкольского габбро-монцодиоритового массива на Западном Сангилене, представляющий собой редкий случай глубинного контактового метаморфизма, проявленного в нижней коре. Результаты показывают, что раннепалеозойский высокоградиентный метаморфизм в регионе был проявлен на разных уровнях континентальной коры: в верхней коре на глубине 7-15 км (2-4 кбар), в нижней коре на глубине 26-30 км (7-8 кбар). Геологические наблюдения и результаты моделирования подтверждают генетическую связь высокоградиентного метаморфизма с интрузивами габбро-монцодиоритового формационного типа, а также их двухэтапное проявление в Сангиленском блоке и объясняют «пятнистый» характер распространения зон гранулитового метаморфизма – единый, протяженный по латерали глубинный магматический очаг в основании коры может произвести несколько отдельных массивов на разных глубинных уровнях.

Рис. 3. Термомеханическая модель (а) и тектоническая реконструкция (б), отражающая стадии базитового магматизма и сопряженного с ним гранулитового метаморфизма Сангиленского блока на окраине Тувино-Монгольского континента на стадии 525‒490 млн лет.

Селятицкий А.Ю., Полянский О.П., Шелепаев Р.А. Глубинный метаморфический ореол Баянкольского габбро-монцодиоритового массива – индикатор нижнекоровых базитовых камер (Западный Саенгилен, Юго-Восточная Тува) // Геология и геофизика, 2021, т. 62, № 9, с. 1204-1226.

Полянский О.П., Изох А.Э., Семенов А.Н., Селятицкий А.Ю., Шелепаев Р.А., Егорова В.В. Термомеханическое моделирование формирования многокамерных интрузий для выявления связи плутонометаморфизма с габбро-диоритовыми массивами Западного Сангилена, Тува, Россия // Геотектоника,2021, №1, с.3-22.

Впервые в эксперименте in-situ наблюдалась динамическая несмесимость водного карбонатного флюида, с появлением подвижных микропузырьков при 4.8 ГПа и 300-350 °С. Эти микропузырьки возникают в результате расслоения по крайней мере двух несмешивающихся флюидов: докритической жидкости и газа (или сверхкритического флюида). Предлагаются три механизма возникновения несмесимости флюида. Обнаружены кристаллы карбонатов (арагонита) и простых органических молекулярных соединений.

Рис. 4. Микрофотография образца и среды в ходе экспериментов шортит – вода при 4.8 ГПа и 350 °С.

S.V. Goryainov, S.N. Krylova, U.O. Borodina, A.S. Krylov. Dynamical immiscibility of aqueous carbonate fluid in the shortite–water system at high-pressure–temperature conditions.// J. Phys. Chem. C, 2021, 125 (33), 18501–18509.

Расчеты уравнений реакций, анализ баланса вещества и особенности изменения минерального состава при коллизионном метаморфизме высокоглиноземистых метапелитов Заангарья Енисейского кряжа (Тейский и Гаревский метаморфические комплексы) выявили изохимический характер процесса в отношении большинства компонентов системы. Минимальный объем, в котором происходил взаимный обмен всеми химическими элементами и достигался полный баланс главных и редких элементов между реагирующими фазами, не превышал ~ 1 мм³. Наибольшей миграционной подвижностью в процессах метаморфизма обладают HREE, требующие больший объем для сохранения материального баланса (до 8 мм³). Особенности распределения и большие масштабы массопереноса HREE контролирует их изоморфное вхождение в позиции Ca²⁺ граната (Лиханов, Ревердатто, 2021).

Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Свидетельства полиметаморфической эволюции докембрийских геологических комплексов Заангарья Енисейского кряжа // Геосферные исследования, 2021, № 3, с. 19-41. https://doi.org/10.17223/25421379/20/2

 

2022 год

Выявлена вызванная давлением сверхгидратация в цеолите стеллерите.

Рис. 5.

Seryotkin, Y.V. 2022. “High-Pressure Behaviour of Stellerite: Single-Crystal X-Ray Diffraction Study.” Physics and Chemistry of Minerals 49 (7). https://doi.org/10.1007/s00269-022-01205-6.

Уточнено положение линии реакции ”антигорит (Atg) → форстерит (Fo) + тальк (Tlc)” в присутствии насыщенного NaCl-H₂O флюида  и в бессолевой системе.Максимальный сдвиг реакции дегидратации антигорита в область низких температур, обусловленный снижением активности Н₂О (аН₂О) до минимального значения (аН₂О »0.4) в присутствии насыщенного по NaCl надкритического водного флюида, составляет »150^оС при 10-30 кбар. В отношении антигорита данный эффект имеет важные петрологические следствия, так как этот минерал считается основным участником метаморфических реакций в зоне субдукции. Полученный результат поддерживает выдвинутую ранее модель расширения Р-Т области дегидратации серпентинитов в субдуцирующей литосферной плите, помогающую интерпретировать широкую сейсмоактивную зону промежуточной глубины.

Рис. 6. Положение линии реакции ”антигорит (Atg) ® форстерит (Fo) + тальк (Tlc)” в присутствии насыщенного NaCl-H₂O флюида  и в бессолевой системе.

A.Yu. Likhacheva, S.V. Rashchenko, A.I. Semerikova, A.V. Romanenko, K. Glazyrin, O.G. Safonov (2022) The low-temperature shift of antigorite dehydration in the presence of sodium chloride: in situ diffraction study up to 3 GPa and 700 oC // American Mineralogist 107(6) 1074-1090. 

Обоснованы геолого–структурные, минералого–петрологические и изотопно–геохронологические свидетельства полиметаморфической истории высокоглиноземистых метапелитов Заангарья Енисейского кряжа. В Тейском комплексе установлены площади развития метапелитов регионального метаморфизма низких давлений, в пределах которых сосредоточены перспективные Панимбинское андалузитовое и Тейское силлиманитовое месторождения. Продукты наложенного кианит–силлиманитового типа метаморфизма образуют ряд биминеральных (Маяконское, Чиримбинское и др.) и полиминеральных (Вороговское, Ведугинское и др.) рудопроявлений. Анализ ресурсной базы полезных ископаемых региона показывает, что здесь открыт ряд перспективных объектов высокоглиноземистого сырья (ВГС), образование которых генетически связано с тектоно–метаморфическими процессами гренвильской и байкальской орогении. Слагающие их минералы группы силлиманита (МГС), а также другие источники ВГС, содержащие ставролит и хлоритоид, обладают достаточными ресурсами для использования в промышленности совместно с разведанными месторождениями бокситов, глинозёмистых железных руд и нефелиновых сиенитов (Козлов и др., 2022).

Рис. 7. Схема размещения площадей метаморфических пород Енисейского кряжа с перспективами на высокоглинозёмистое сырье для производства алюминиевых сплавов

Козлов П.С., Лиханов И.И., Ревердатто В.В., Сухоруков В.П. Особенности петрогенезиса, георесурсы и перспективы практического использования высокоглиноземистых пород Северо-Енисейского кряжа (Восточная Сибирь) // Геосферные исследования, 2022, № 4, c. 6-35. https://doi.org/ 10.17223/25421379/25/1

 

2023 год

На примере извержения грязевого вулкана Карабетова Гора (06.05.2000 г., Тамань), которое сопровождало появление гигантского короткоживущего газового факела, был изучен процесс обжига пелитовых осадков в режиме термического шока. Факел не оставил термического ореола на поверхности земли, однако внутри самого факела в режиме термоудара были оплавлены и обожжены отдельные глыбы пелитовых осадков. Математическое моделирование показало, что область высоких температур факела (~1400-1540°C) располагалась на высоте 75-250 м. За время существования факела сгорело 225 тонн холодного метана. Обжиг пелитовых осадков в зоне ультравысоких температур длился не более десятков секунд. Валовое плавление пелитов происходило непосредственно на поверхности глыб и распространялось на глубину не более 1.5 см. Отличительные особенности этих пирогенных пород – обилие стекла и выраженная фазовая и текстурная неоднородность. а также низкая минералогическая продуктивность. Эти особенности обусловлены краткостью термического воздействия, чрезвычайно высокими термическими градиентами и высокой вязкостью сухих силикатных выплавок. Пирогенные породы, обладающие такими характеристиками, могут служить индикаторами мест прорыва на поверхность земли метановых струй значительного дебита.

Kokh S., Sokol E. Combustion metamorphism in mud volcanic events: a case study of the 6 May 2000 fire eruption of Karabetova Gora mud volcano // Minerals, 2023. №13. 355.

Рис. 8. Огненное извержение 6 мая 2000 года грязевого вулкана Карабетова Гора (Таманский п-ов).
А – Схема расположения, конфигурация и размеры горящего газового факела и пирогенных продуктов, образовавшихся во время его существования.
Б – Математическая модель прямолинейного вертикального гигантского (300-400 м) метанового факела. Поле температур в центральном вертикальном сечении факела (°C).

Экспериментально показано отсутствие алмаза среди продуктов высокотемпературного преобразования метана в диапазоне 20-100 ГПа.

Рис. 9.

Semerikova, Anna, Artem D. Chanyshev, Konstantin Glazyrin, Anna Pakhomova, Alexander Kurnosov, Konstantin Litasov, Leonid Dubrovinsky, Timofey Fedotenko, Egor Koemets, and Sergey Rashchenko. 2023. “Does It ‘Rain’ Diamonds on Neptune and Uranus?” ACS Earth and Space Chemistry 7 (3): 582–88. https://doi.org/10.1021/acsearthspacechem.2c00343.

 

2024 год

Для пород Кочумдекского и Анакитского зональных ореолов контактового метаморфизма впервые была дана систематическая характеристика изотопного состава C и O карбонатного материала из валовых проб известняков, мраморов и метасоматитов, а также отдельных карбонатсодержащих минералов из них; определен изотопный состав углерода в графите из мраморов. Для всего комплекса пород контактовых ореолов (магматических, осадочных, метаморфических и метасоматических) впервые напрямую методом газовой хромато-масс-спектрометрии (ГХ-МС) были определены соотношения главных компонентов флюида (H₂O и CO₂), законсервированного в виде включений в минералах, а также идентифицированы соединения, присутствующие в подчиненных и следовых количествах.

Изотопные исследования независимо подтвердили результаты ГХ-МС. В координатах δ¹³C – δ¹⁸O короткий тренд опережающего снижения величины δ¹³C при переходе от известняков к мраморам указывает на то, что доли H₂O и CO₂ в составе флюида были, как минимум, сопоставимы (X_CO2 > 0.5). Такой тренд в природе установлен впервые и подтверждает, что воздействие метасоматических процессов на изученные мраморы по существу отсутствовало.

Сокол Э.В., Козьменко О.А., Девятиярова А.С., Кох С.Н., Полянский О.П., Филиппова К.А. (2022). Изохимический метаморфизм в Кочумдекском контактовом ореоле (В. Сибирь): геохимические свидетельства и геологическая обусловленность. Геология и геофизика, 63(6), 801-829, doi: 10.15372/GiG2021153.

Сокол Э.В., Девятиярова А.С., Пыряев А.Н., Бульбак Т.А., Томиленко А.А., Сереткин Ю.В., Пеков И.В., Некипелова А.В., Хворов П.В. (2024). Стабильные изотопы углерода и кислорода в процессах изохимического контактового метаморфизма (на примере Кочумдекского ореола, Восточная Сибирь). Геология и геофизика, 65(5), 675-693, doi: 10.15372/GiG2023167.

Рис. 10 Тренд сопряженного изменения изотопного состава O и C в породах Кочумдекского контактового ореола в сравнении с трендом для скарнированных мраморов ореола Марулан (Австралия) (Buick, Cartwright, 2000).

На основании разработанной численной модели напряженно-деформированного состояния полиминерального вещества, описывающей формирование бластомилонитов в Енисейской сдвиговой зоне, обоснованы термобарометрические оценки сверхлитостатического давления, в породах, попавших в условия сдвиговых деформаций. Для тектонитов южного (Ангаро-Канский блок) и северного (Исаковский террейн и гаревский комплекс) сегментов получены оценки максимального избыточного давления от 2–3 кбар до 4–5 кбар, что составляет от 25 до 50% от литостатического. Показано, что избыточное давление может сохраняться в локальном объеме породы в геологическом масштабе времени, достаточном для его фиксации в метаморфических минералах. Модельные значения сверхлитостатического давления представляют новые свидетельства неоднородности давления в природных минеральных ассоциациях. Результаты моделирования эволюции апометабазитовых бластомилонитов показывают, что избыточное давление в сдвиговой зоне возможно при температуре не более 600–650°С. Наличие флюида или частичного расплава препятствуют возникновению сверхдавления. Величина избыточного давления под действием напряжений сдвига зависит от минерального состава и структуры породы (Полянский и др., 2024).

Рис. 10. Зависимость динамического давления от температуры в бластомилонитах Северо-Енисейского кряжа при сдвиговых деформациях.

Полянский О.П., Лиханов И.И., Бабичев А.В., Козлов П.С., Зиновьев С.В., Свердлова В.Г. Тектониты Приенисейской сдвиговой зоны (Енисейский кряж): свидетельства и термомеханическая численная модель генерации сверхлитостатического давления// Петрология, 2024, том 32, № 1, с. 19–45. DOI: 10.31857/S0869590324010036. 

Экспериментально показана возможность абиогенного образования формиатов при взаимодействии карбонатных минералов с водным флюидом.

Рис. 11.

Goryainov, Sergey, Alexander Krylov, Ulyana Borodina, Anna Likhacheva, Svetlana Krylova, Yurii Seryotkin, Nikita Bogdanov, Alexander Vtyurin, and Svetlana Grishina. 2024. “Raman Study of Decomposition of Na-Bearing Carbonates in Water Fluid at High P–T Parameters.” Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 322 (December):124801. https://doi.org/10.1016/j.saa.2024.124801.

 

Свернуть  

 

Наряду с использованием комплекса традиционных аналитических методов и аппаратуры «Центра коллективного пользования научным оборудованием много-элементных и изотопных исследований СО РАН» в ИГМ СО РАН лаборатория располагает современным оборудованием,  в том числе:

Монокристальный дифрактометр TD-5000 (Tongda) и Ячейки с алмазными наковальнями для КР-спектроскопии и рентгеновской дифракции.

Монокристальный дифрактометр TD-5000 (Tongda)

Ячейки с алмазными наковальнями для КР-спектроскопии и рентгеновской дифракции

• Для проведения математического моделирования используются высокопроизводительные компьютеры Dell Precision T7600, Hewlett Packard Z840 и вычислительная рабочая станция на процессорах AMD Epyc, оснащенная 192-мя вычислительными ядрами.
• бинокулярный стереомикроскоп OLYMPUS SZ 51 с осветительным прибором OLYMPUS KL 300 LED; бинокулярный стереомикроскоп МСП-2 в.4 с осветительным прибором ОВ-12 (ЛОМО-МА); петрографический поляризационный микроскоп исследовательского класса OLYMPUS BX 51, оснащенный цифровой камерой Luminera Infinity 2.

 

Свернуть  

 

Серёткин Юрий Владимирович — доцент, «Кристаллохимия минералов» (лекции) ГГФ НГУ

Ращенко Сергей Владимирович – старший преподаватель, «Экспериментальная минералогия и петрология высоких давлений» (лекции) ГГФ НГУ

 

 

Свернуть  

 

Полянский Олег Петрович – эксперт РАН,

Сокол Эллина Владимировна – эксперт РАН, эксперт РНФ, член Экспертного совета ВАК по Наукам о Земле.

Лиханов Игорь Иванович – эксперт РАН,  эксперт РНФ,

Ращенко Сергей Владимирович – эксперт РНФ.

 

 

Свернуть  

 

2020 год

•  The General Assembly 2020 of the EGU, Vienna, Austria, 3-8 May 2020. Сокол Э.В.

 

2021 год

• IV Всероссийская научная конференция с международным участием «Геодинамические процессы и природные катастрофы», 6-10 сентября 2021года, г. Южно-Сахалинск. Сокол Э.В., Кох С.Н.
• XIII Съезд Российского минералогического общества «Минералогия во всем пространстве сего слова: Проблемы развития минерально-сырьевой базы и рационального использования минерального сырья» и Федоровской сессии, г. Санкт-Петербург, 05-08 октября 2021. Сокол Э.В., Кох С.Н., Сереткин Ю.В., Горяйнов С.В., Половых (Девятиярова) А.С.
•  Всероссийский ежегодный семинар по экспериментальной минералогии, петрологии и геохимии (ВЕСЭМПГ-2021), Москва, 25-26 мая 2021 г. (Ращенко С.В.)

 

2022 год

• Научная конференция “Геодинамика раннего докембрия: сходства и различия с фанерозоем”, 7-9 сентября 2022 года, г. Петрозаводск. (Полянский О.П., Лиханов И.И.)

 

2023 год

• Годичное собрание РМО «Минералого-геохимические исследования для решения проблем петро- и рудогенеза, выявления новых видов минерального сырья и их рационального использования» и Федоровская сессия 2023. Санкт-Петербург. 10-12 октября 2023 г. Сокол Э.В., Кох С.Н., Некипелова А.В.
• LIV (54) Тектоническое совещание «Тектоника и геодинамика Земной коры и мантии:
• фундаментальные проблемы», г. Москва. 31 января-4 февраля 2023 г. (Полянский О.П.)

 

2024 год

• 61st European High Pressure Research Group (EHPRG) Meeting, Салоники (Греция), 1-6 сентября 2024 г. (Ращенко С.В.)
• 14 Уральское литологическое совещание «Гетерогенность в осадочных системах», 14-18 октября 2024 года, г. Екатеринбург. Кох С.Н.
• Всероссийская конференция, посвященная 125-летию со дня рождения академика Д.С. Коржинского, проводимая в рамках 300-летия РАН «Физико-химические факторы эндогенного петро- и рудогенеза: новые рубежи», 15-17 октября 2024 года, г. Москва (Лиханов И.И.)
• Всероссийская научная конференция «Геодинамическая эволюция литосферы Центрально-Азиатского подвижного пояса (от океана к континенту)»: 15–19 октября 2024 г., г. Иркутск: ИЗК СО РАН (Полянский О.П.)

  

Свернуть  

 

Разработана и практически реализована лабораторная схема получения кондиционных концентратов Al₂SiO₅ (андалузит и кианит) из рядовых полиминеральных метапелитовых пород. Методика нестандартного обогащения сочетает наиболее дешевые и простые методы магнитной и гравитационной сепарации без привлечения дорогостоящих флотационных схем и схемы повторной очистки. Она показала высокую эффективность при обогащении рядовых глиноземистых руд Енисейского кряжа. Эти руды обладают сложным фазовым составом; их отличает обилие полифазных минеральных сростков и умеренные содержания минералов группы силлиманита – 13-19 % (андалузит + кианит). Из этих пород были извлечены андалузит-кианитовые концентраты высокой чистоты (до 97 мас. % Al₂SiO₅), отвечающие всем современным коммерческим кондициям (Al₂O₃ > 54 мас. %, Fe₂O₃ < 1 мас. %, TiO₂ < 1.2 мас. % и CaO+MgO < 0.2 мас. %). Концентраты с содержанием Al₂O₃ до 60 мас. % квалифицируются как среднесортные.

Sokol E.V., Kokh S.N., Nekipelova A.V., Likhanov I.I., Deviatiiarova A.S., Khvorov P.V. (2023). Alumina hosts in Fe and Al-rich metapelites from Transangaria (Yenisey Ridge, East Siberia): distribution, composition, and mining potential. Minerals, 13, 1316, doi: 10.3390/min13101316.

Некипелова А.В., Сокол Э.В., Кох С.Н., Лиханов И.И., Хворов П.В. (2023). Высокоглиноземистые породы Панимбинской и Маяконской площадей Енисейского кряжа: вещественный состав и перспективы получения андалузитовых и кианитовых концентратов. Литосфера, 23(3), 447-465 doi: 10.24930/1681-9004-2023-23-3-447-465.

Некипелова А.В., Сокол Э.В., Лиханов И.И., Кох С.Н., Козлов П.С., Хворов П.В. (2023). Характеристики кианитовых и андалузитовых концентратов из высокоглиноземистых метаморфических пород Заангарья Енисейского кряжа. Разведка и охрана недр, № 9, 30-33, doi: 10.53085/0034-026X_2023_09_30.

 

Рис. 1. Высокоглиноземистые породы Тейского комплекса (Енисейский кряж) и финальные Al₂SiO₅-концентраты, полученные из них.
А – Облик рядовых глиноземистых руд. ах.
Б – Индивид андалузита (хиастолит), частично замещенный мусковитом. Оптические фотографии, николи скрещены.
В, Г – Финальные Al₂SiO₅-концентраты. Многоэлементные карты в характеристическом излучении Al, Si, K, Fe.
And – анадалузит, Bt – биотит, Kу – кианит, Ms – мусковит, Qz – кварц.

 

 

Рис. 2. Практическая лабораторная схема обогащения типичных глиноземистых руд Енисейского кряжа.

 

 

Рис. 3. Вариационная диаграмма составов валовых проб и продуктов обогащения метапелитов Тейского комплекса, Енисейский кряж.
1 – валовые пробы рядовых глиноземистых руд Енисейского кряжа; 2 – выделенные в лабораторных условиях финальные Al2SiO5 концентраты из глиноземистых руд Енисейского кряжа; 3 – составы опытных Al2SiO5 концентратов из высокоглиноземистых метаморфических пород [Lepezin, 1999; Bulut et al., 2004; Zhou et al., 2011; Zhou and Zhang, 2011; Wala et al., 2014; Zhao et al., 2017; Gogou et al., 2021]; 4 – коммерческие Al2SiO5 продукты ХХ вв. [Overbeek, 1989; Mitchel and Harrison, 1997; Dubreuil and Sobolev, 1999; Lepezin, 1999]; 5 – современные коммерческие Al2SiO5 продукты фирм LKAB Minerals, Andalusita S.A.; Maxworth International Pty. Ltd, Salgo Minerals, Kerala Minerals and Metals Ltd; Kyanite Mining Corporation, OR-Grade Indian Rare Earth Ltd, Great Wall Mineral.

 

Свернуть  

 

Интеграционный проект фундаментальных исследований за 2012-2014 гг. "Континентальный рифтовый и коллизионный метаморфизм орогенных поясов и палеозон перехода океан-континент (на примере Урала, Енисейского кряжа и Джугджуро-Становой складчатой области), выполняемого совместно с организациями УрО и ДВО РАН (руководитель д.г.-м.н. Лиханов И.И.).

Интеграционный проект фундаментальных исследований за 2012-2014 гг. "Математическое моделирование восходящего движения магм в литосфере" (Научный координатор проекта академик РАН Ревердатто В.В.)

РФФИ № 15-05-00998 "Метаморфические индикаторы вещественной и тектоно-термальной эволюции структур коллизии и растяжения в земной коре" (руководитель д.г.-м.н. Лиханов И.И.).

РФФИ, № 14-05-00188 "Диапировый и дайковый механизмы подъема магм в зонах растяжения (численное моделирование и геологические следствия)" (руководитель д.г.-м.н. Полянский О.П.).

РФФИ, № 12-05-00021 "Взаимодействие флюид-порода при эксгумации высокобарических метабазитов в субдукционном канале" (Руководитель к.г.-м.н. Волкова Н.И.).

РФФИ № 15-05-02964 "Роль коровых и мантийных источников и условий образования в разнообразии палеопротерозойских коллизионных гранитоидов юго-западной окраины Сибирского кратона" (руководитель д.г.-м.н. Туркина О.М.)

РФФИ № 15-05-0809 "Петрологическая модель и минералого-геохимические свидетельства корового/мантийного генезиса гранатовых перидотитов и пироксенитов Fe-Ti типа в HP-UHP коллизионных зонах" (руководитель к.г.-м.н. Селятицкий А.Ю.)

"Структурная эволюция Ca,Na-цеолитов и их микропористых гетеросиликатных аналогов при высоких давлениях" РФФИ 10-05-00483 (Ю.В. Серёткин, 2010-2012)

"Динамика решетки микропористых минералов при их взаимодействии с водной средой при высоких давлениях" РФФИ 11-05-01121 (С.В. Горяйнов, 2011-2013)

"Микропористые алюмосиликаты при высоком давлении: влияние топологии каркаса и состава внекаркасной подсистемы на сжимаемость и структурные превращения" РФФИ 13-05-00457 (Ю.В. Серёткин, 2013-2015)

"Механизмы образования и стабильность водосодержащих высокобарических силикатов системы MgO-SiO₂-H₂O в условиях субдукции океанической литосферы" РФФИ 13-05-00185 (А.Ю. Лихачёва, 2013-2015)

"In situ КР-исследование взаимодействия силикатов с водной средой при субдукционных РТ-параметрах" РФФИ 14-05-00616 (С.В. Горяйнов, 2014-2016)

Российско-индийский проект "Поведение летучих компонентов в силикатных и карбонатных минералах при высоких давлениях и температурах: исследования in situ в моделировании процессов субдукционного метаморфизма" РФФИ 15-55-45070 (А.Ю. Лихачёва, 2015-2016)

"Кристаллоструктурная эволюция при высоком давлении природных и катионзамещенных цеолитов со слоистым субмотивом каркаса" РФФИ 16-05-00401 (Ю.В. Серёткин, 2016-2018)

РФФИ, № 14-05-00188 "Диапировый и дайковый механизмы подъема магм в зонах растяжения (численное моделирование и геологические следствия)" (руководитель д.г.-м.н. Полянский О.П.).

Интеграционный проект фундаментальных исследований за 2012-2014 гг. "Математическое моделирование восходящего движения магм в литосфере" (научный координатор проекта академик РАН Ревердатто В.В.)

Проект Отделения наук о Земле РАН (2012-2014 гг.) "Математическое моделирование субдукции, надвигов и поддвигов в земной коре" (научный руководитель: академик РАН В.В. Ревердатто).

РФФИ 12-05-31507 "Математическое моделирование формирования складчато-надвигового пояса" (руководитель к.ф.-м.н. Бабичев А.В.)

РФФИ 15-05-00760-а Минералогия и кристаллохимия микроэлементов (Zn, Cd, Ni, Cu, Ag, Mo, U, V, Zr, Th, Ce, Sn, Se) в природных пирогенных породах (Э.В. Сокол)

РФФИ 15-08-02284-а Развитие научных и технологических основ создания энергосберегающих стеклокристаллических пеноматериалов с повышенными теплоизоляционными свойствами из геополимерных композитов на основе природного сырья (Л.К. Казанцева)

РФФИ 12-05-00057-а Природные аналоги цементного клинкера: минералогия, геохимия, процессы гидратации и коррозии (Э.В. Сокол)

РФФИ 12-05-90403-Укр_а Минералогические и изотопно-геохимические индикаторы флюидного режима грязевого вулканизма (Э.В. Сокол)

Грант Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых – кандидатов наук (конкурс – МК-2012) МК-5754.2012.5 Факельное горение газов в природе: геологические сценарии, теплофизические модели, прогностические следствия (С.Н. Кох)

РФФИ 12-05-31129_мол_а Высоконатровые паралавы голоценового грязевулканического очага Алтын-Эмель: состав, термический режим формирования, место в истории геологических событий Тянь-Шанской складчатой области (С.Н. Кох)

РФФИ 12-05-33028_мол_а_вед Паралавы – новые индикаторы геологических событий позднего кайнозоя: минералогический, петрологический, геохронологический аспекты (С.Н. Кох)

 

Свернуть  

 

 

1. A.Yu. Likhacheva, S.V. Goryainov, A.S. Krylov, T.A. Bul’bak, and P.S.R.Prasad (2012) Raman spectroscopy of natural cordierite at high water pressure up to 5 GPa // Journal of Raman Spectroscopy 43, 559-563 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.3060/abstract
2. A.Yu. Likhacheva, S.V. Goryainov, Yu.V. Seryotkin, K.D. Litasov, K. Momma (2016) Raman spectroscopy of chibaite, natural MTN silica clathrate, at high pressure up to 8 GPa // Microporous and Mesoporous Materials 224, 100-106 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387181115006381
3. Goryainov, S.V.; Krylov, A.S.; Pan, Y. et al. (2012) Raman investigation of hydrostatic and nonhydrostatic compressions of OH- and F-apophyllites up to 8 GPa // Journal of Raman Spectroscopy 43, 439-447http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.3049/abstract
4. Goryainov, S.V.; Likhacheva, A.Y.; Rashchenko, S.V. et al. (2014) Raman identification of lonsdaleite in Popigai impactites // Journal of Raman Spectroscopy 45, 305-313 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jrs.4457/abstract
5. Grapes R., Korzhova S., Sokol E., Seryotkin Y. Paragenesis of unusual Fe-cordierite (sekaninaite)-bearing paralava and clinker from the Kuznetsk coal basin, Siberia, Russia // Contribution to Mineralogy and Petrology, 2011, V. 162, p. 253-273 http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00410-010-0593-0#page-1
6. Grapes R., Sokol E., Kokh S., Fishman I., Kozmenko O. Petrogenesis of unusual Na-rich paralavas during flame eruptions of mud volcanoes, Altyn-Emel National Park, Kazakhstan // Contribution to Mineralogy and Petrology, 2013, V. 165, p. 781-803. http://www.academia.edu/11713987/Petrogenesis_of_Na-rich_paralava_formed_by_methane_flares_associated_with_mud_volcanism_Altyn-Emel_National_Park_Kazakhstan
7. Kazantseva L.K., Lygina T.Z., Rashchenko S.V., Tsyplakov D.S. Preparation of sound-insulating lightweight ceramics from aluminosilicate rocks with high CaCO₃ content // J. Am. Ceram. Soc., 2015, 98[7], 2047-2051.
8. Kazantseva L.K., Rashchenko S.V. Chemical Processis During Energy-Saving Preparation Lightweight Ceramics // J. Am. Ceram. Soc., 2014, 97[6], 1743-1749.
9. Khoury H.N., Sokol E.V., Kokh S.N., Seryotkin Y.V., Nigmatulina E.N., Goryainov S.V., Belogub E.V., Clark I.D. Tululite, Ca₁₄(Fe³⁺,Al)(Al,Zn,Fe³⁺,Si,P,Mn,Mg)₁₅O₃₆: a New Ca Zincate-Aluminate from Combustion Metamorphic Marbles, central Jordan // Mineralogy and Petrology, 2016, doi:10.1007/s00710-015-0413-3 http://link.springer.com/article/10.1007/s00710-015-0413-3
10. Kokh S., Dekterev A., Sokol E., Potapov S. Numerical simulation of an oil-gas fire: a case study of a technological accident at Tengiz oilfield, Kazakhstan (06.1985-07.1986) // Energy Exploration and Exploitation, 2016, doi: 10.1177/0144598715623670 http://eea.sagepub.com/content/early/2016/01/06/0144598715623670.full.pdf+html
11. Kokh S.N., Sokol E.V., Sharygin V.V. Ellestadite-group minerals in combustion metamorphic rocks. // Chapter 20 in: Coal and Peat Fires: A Global Perspective, Volume 3 / Stracher G.B, Sokol E.V., Prakash A. eds., Elsevier, Amsterdam, 2015, p. 543-562. http://www.sciencedirect.com/science/book/9780444595096
12. Likhacheva, S. Goryainov, and T. Bul’bak (2013) An X-ray diffraction study of the pressure-induced hydration in cordierite at 4-5 GPa // American Mineralogist 98, 181-186 http://ammin.geoscienceworld.org/content/98/1/181.abstract
13. Likhacheva, S. Rashchenko, and Yu. Seryotkin (2012) The deformation mechanism of pressure-induced phase transition in dehydrated analcime // Mineralogical Magazine 76, 129-142 http://minmag.geoscienceworld.org/content/76/1/129.abstract
14. Likhanov I.I., Reverdatto V.V. Neoproterozoic collisional metamorphism in overthrust terranes of the Transangarian Yenisey Ridge, Siberia // International Geology Review. 2011. V. 53. N. 7. P. 802-845.
15. Likhanov I.I., Reverdatto V.V., Kozlov P.S., Khiller V.V., Sukhorukov V.P. P-T-t constraints on polymetamorphic complexes in the Yenisey Ridge, East Siberia: implications for Neoproterozoic paleocontinental reconstructions // Journal of Asian Earth Sciences. 2015. V. 113. P. 391-410.
16. Rashchenko S.V., Seryotkin Yu.V., Bakakin V.V. (2012) An X-ray single-crystal study of alkaline cations influence on laumontite hydration ability: II. Pressure-induced hydration of Na,K-rich laumontite // Microporous and Mesoporous Materials 159, 126-131 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387181112002429
17. Seryotkin Yu. V., Sokol E.V., Kokh S.N. Natural pseudowollastonite: crystal structure, associated minerals, and geological context // Lithos, 2012, Volumes 134-135, March 2012, p. 75-90 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0024493711003835
18. Seryotkin Yu.V. (2015) Influence of content of pressure-transmitting medium on structural evolution of heulandite: X-ray single-crystal diffraction study // Microporous and Mesoporous Materials 214, 127-135 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1387181115002760
19. Seryotkin Yu.V., Bakakin V.V. (2011) Structural evolution of hemimorphite at high pressure up to 4.2 GPa // Physics and Chemistry of Minerals 38, 679-684 http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs00269-011-0440-5
20. Sokol E., Novikov I., Zateeva (Kokh) S., Vapnik Ye., Shagam R., Kozmenko O. Combustion metamorphism in Nabi Musa dome: new implications for a mud volcanic origin of the Mottled Zone, Dead Sea area // Basin Research, 2010, v.22, p.414-438 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-2117.2010.00462.x/abstract
21. Sokol E.V., Kokh S.N., Vapnik Y., Thiery V., Korzhova (Novikova) S.A. Natural analogues of belite sulfoaluminate cement clinkers from Negev desert, Israel // American Mineralogist, 2014, V. 99, №7, p. 1471-1487 http://ammin.geoscienceworld.org/content/99/7/1471
22. Sokol, E.V., Seryotkin, Y.V., Kokh, S.N., Vapnik, Y., Nigmatulina, E.N., Goryainov, S.V., Belogub, E.V. and Sharygin, V.V. Flamite, (Ca,Na,K)₂(Si,P)O₄, a new mineral from ultrahigh-temperature combustion metamorphic rocks, Hatrurim Basin, Negev Desert, Israel // Mineralogical Magazine, 2015, v. 79(3), p. 583-596 http://minmag.geoscienceworld.org/content/79/3/583.abstract?cited-by=yes&legid=gsminmag
23. Volkova N.I., Kovyazin S.V., Stupakov S.I., Simonov V.A., Sakiev K.S. Trace element distribution in mineral inclusions in zoned garnets from the eclogites of the Atbashi Range (South Tianshan) // Geochemistry International. 2014. V. 52. N. 11. P. 939-961.
24. Volkova N.I., Li You-Zhu. Petrology of blueschists of the Heilongjiang Complex, Northeastern China // Journal of Earth Sciences and Environment. 2010. V. 32. N 2. P. 111-119.
25. Volkova N.I., Simonov V.A., Travin A.V., Stupakov S.I., Yudin D.S. Eclogites in the Chara Zone, NE Kazakhstan: New geochemical and geochronological data // Geochemistry International. 2016. V. 54. N. 2. P. 208-214.
26. Volkova N.I., Stupakov S.I., Babin G.A., Rudnev S.N., Mongush A.A. Mobility of trace elements during subduction metamorphism as exemplified by the blueschists of the Kurtushibinsky Range Western Sayan // Geochemistry International. 2009. V. 47. N. 4. P. 380-392.
27. Бабичев А.В., Новиков И.С., Полянский О.П., Коробейников С.Н. Компьютерное моделирование деформирования земной коры Горного Алтая в кайнозое // Геология и геофизика, 2009, т. 50(№2), с.137-151.
28. Деев Е.В., Кох С.Н., Сокол Э.В., Зольников И.Д., Панов В.С. Грязевый вулканизм как показатель позднеплейстоцен-голоценовой активности северо-восточного окончания Чилик-Кеминского разлома (Илийская впадина, Северный Тянь-Шань) // Доклады РАН, 2014, т.459, № 3, c. 321-326 ISSN 0869-5652
29. Добрецов Н.Л., Полянский О.П., Ревердатто В.В., Бабичев А.В. Динамика нефтегазоносных бассейнов в Арктике и сопредельных территориях как отражение мантийных плюмов и рифтогенеза // Геология и геофизика, 2013, т. 54(№8), с.1145-1161.
30. Казанцева Л.К. Особенности изготовления пеностекла из цеолитщелочной шихты // Стекло и керамика. 2013. № 8. С.3-7.
31. Казанцева Л.К., Железнов Д.В., Серёткин Ю.В., Ращенко С.В. Формирование источника порообразующего газа при увлажнении природных алюмосиликатов раствором NaOH // Стекло и керамика. 2012. № 10. С.37-42.
32. Казанцева Л.К., Стороженко Г.И. Особые свойства пеностекла из природного сырья // Строительные материалы. 2013. № 9. С.34-38.
33. Каргополов С.А., Полянский О.П., Ревердатто В.В., Новиков И.С., Высоцкий Е.М. Высокоградиентный метаморфизм и анатексис в зоне Чулышманского надвига (Горный Алтай): новые данные о возрасте и оценка Р-Т параметров// Докл.РАН, 2016, т. 471, №2, с. 203-208.
34. Коробейников С.Н., Полянский О.П., Свердлова В.Г., Бабичев А.В., Ревердатто В.В. Компьютерное моделирование поддвига и субдукции в условиях перехода габбро-эклогит в мантии // Доклады Академии наук, 2008, т. 420, №5. с.654-658.
35. Лепезин Г.Г. Массообмен на контакте высокоглиноземистых метапелитов и жедритсодержащих гнейсов при высоких температурах и умеренных давлениях // Геохимия. 2015. № 1. С. 43-63.
36. Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Ревердатто В.В., Козлов П.С. Гренвильские тектонические события и эволюция Енисейского кряжа, западная окраина Сибирского кратона // Геотектоника. 2014. Т. 48. № 5. С. 32-53.
37. Лиханов И.И., Ножкин А.Д., Ревердатто В.В., Крылов А.А., Козлов П.С., Хиллер В.В. Метаморфическая эволюция ультравысокотемпературных железисто-глиноземистых гранулитов Южно-Енисейского кряжа и тектонические следствия // Петрология. 2016. Т. 24. № 3.
38. Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Неопротерозойские комплексы-индикаторы континентального рифтогенеза как свидетельство процессов распада Родинии на западной окраине Сибирского кратона // Геохимия. 2015. Т. 53. № 8. С. 675-694.
39. Лиханов И.И., Ревердатто В.В. Р-Т-t эволюция метаморфизма в Заангарье Енисейского кряжа: петрологические и геодинамические следствия // Геология и геофизика. 2014. Т. 55. № 3. С. 385-416.
40. Полянский О.П. Коробейников С. Н., Бабичев А. В., Ревердатто В. В., Свердлова В. Г. Численное моделирование мантийного диапиризма как причины внутриконтинентального рифтогенеза // Физика Земли, 2014. т.№ 6. с.124-137.
41. Полянский О.П., Бабичев А.В., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В.. Компьютерное моделирование гранитогнейсового диапиризма в земной коре: контролирующие факторы, длительность и температурный режим // Петрология, 2010, №4, с.450-466.
42. Полянский О.П., Бабичев А.В., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В.. Компьютерное моделирование гранитогнейсового диапиризма в земной коре: контролирующие факторы, длительность и температурный режим // Петрология, 2010, №4, с.450-466.
43. Полянский О.П., Бабичев А.В., Ревердатто В.В., Коробейников С.Н., Свердлова В.Г. Компьютерное моделирование диапиризма гранитной магмы в земной коре // Доклады Академии наук, 2009, т. 429, №1, с.101-105.
44. Полянский О.П., Коробейников С.Н., Бабичев А.В., Ревердатто В.В. Формирование и подъем мантийных диапиров через литосферу кратонов на основе численного термомеханического моделирования // Петрология, 2012, т. 20, №2, с.136-155.
45. Полянский О.П., Прокопьев А.В., Бабичев А.В., Коробейников С.Н., Ревердатто В.В. Рифтогенная природа формирования Вилюйского бассейна (Восточная Сибирь) на основе реконструкций осадконакопления и механико-математических моделей // Геология и геофизика, 2013, т. 54(№2), с.163-183.
46. Полянский О.П., Прокопьев А.В., Стефанов Ю.П. Стадийность формирования Вилюйского осадочного бассейна: возможные механизмы на основе бэкстрипинг-анализа и численного моделирования // Доклады Академии наук, 2012,т.443, №4, с.486-491.
47. Полянский О.П., Ревердатто В.В., Бабичев А.В., Свердлова В.Г. Механизм подъема магмы через "твердую" литосферу и связь мантийного и корового диапиризма: численное моделирование и геологические примеры // Геология и геофизика, 2016, т. 57, №6
48. Селятицкий А.Ю., Ревердатто В.В. Протолиты UHP гранатитов, ассоциирующих с алмазоносными породами вблизи оз. Кумды-Коль, Кокчетавский массив, Северный Казахстан // Доклады РАН. 2014. Т. 459 № 2. С. 208-214.
49. Селятицкий А.Ю., Ревердатто В.В., Кузьмин Д.В., Соболев Н.В. Элементы-примеси в необычных оливинах из высокобарических перидотитов Кокчетавского массива (северный Казахстан) // Доклады РАН. 2012. Т. 445. № 6. С. 670-676.
50. Сокол Э.В., Козьменко О.А., Кох С.Н., Вапник Е. Газовые коллекторы района Мертвого Моря – реконструкция на базе геохимических характеристик пород грязевого палеовулкана Наби Муса // Геология и геофизика, 2012, №8, с. 975-997 ISSN 0016-7886
51. Сокол Э.В., Новикова С.А., Алексеев Д.В., Травин А.В. Природные угольные пожары Кузбасса: геологические предпосылки, климатические обстановки, возраст // Геология и геофизика, 2014, т. 55, № 9, с. 1319-1343 ISSN 0016-7886 http://www.sibran.ru/upload/iblock/5b6/5b6acb7bb5c092da0bbf3b9a9bedca34.pdf
52. Сухоруков В.П., Полянский О.П., Крылов А.А., Зиновьев С.В. Реконструкция Р-Т тренда метаморфизма глиноземистых сланцев Цогтского блока (Монгольский Алтай) на основании зональности граната// Петрология, 2016, т. 24, №4, с. 441-464.
53. Хлестов В.В., Леснов Ф.П., Селятицкий А.Ю. Многопараметрическая дискриминация гранатов из высокобарических ультрамафитовых пород на основе их редкоземельных составов // Доклады РАН. 2013. Т. 450. № 1. С. 82-86.

 

Свернуть