Состав лаборатории насчитывает 19 сотрудников, имеющих большой опыт фундаментальных исследований, в том числе: 3 доктора геолого-минералогических наук, 6 кандидатов геолого-минералогических и физико-математических наук, а также квалифицированных инженеров и лаборантов.
Контакты
Богуславский Анатолий Евгеньевич (383) 330-45-02, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Шарапов Виктор Николаевич (383) 333-30-86, Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Методы и методики
Инфраструктура
Химические лаборатории для проведения экспериментальных и аналитических работ. Комплекс различной техники для оптической микроскопии, в том числе поляризационные микроскопы высокого увеличения; оборудование для подготовки образцов и препаратов; оборудование для проведения полевых работ; современная компьютерная техника.
Уникальный комплекс оригинальных программ, созданных в лаборатории при участии сотрудников СО РАН:
Porodynamics – программа для моделирования динамики гетерофазных многокомпонентных флюидо-насыщенных пористых сред. Программа позволяет моделировать движение флюидных и флюидомагматических потоков по магматическим каналам и эффекты акустического или сейсмического воздействия на них. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель многоскоростной динамики, полученную в рамках метода законов сохранения. Вычислительный алгоритм основан на методе WENO-Рунге-Кутты высокого порядка точности. Параллельный релиз программы используется для проведения расчетов на суперкомпьютерах ССКЦ ИВММГ СО РАН и МСЦ РАН. Программа создана совместно с сотрудниками ИМ СО РАН и ИВММГ СО РАН. Свидетельство Роспатента № 2013616396.
MAix-2V - программа для моделирования нестационарной динамики гетерофазных компактирующих многокомпонентных сред. Программа позволяет моделировать процессы тепломассоперенос в магматических каналах и промежуточных камерах. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель двухскоростной гидродинамики, полученную в рамках метода законов сохранения, и учитывает весь спектр диссипативных процессов. Результаты гидродинамических расчетов используются для минералогического анализа с помощью физико-химического моделирования на основе ПК Селектор-С. Вычислительный алгоритм основан на методе WENO-Рунге-Кутты высокого порядка точности. Параллельный релиз программы используется для проведения расчетов на суперкомпьютерах ССКЦ ИВММГ СО РАН и МСЦ РАН. Программа создана совместно с сотрудниками ИВММГ СО РАН.
MAix-2D – программа для моделирования динамики крупномасштабных структур в верхней мантии и литосфере. Программа реализует 2D модель односкоростной гидродинамики высоковязкой среды. Отличительной особенностью MAix-2D является возможность учета всех фазовых переходов в верхней мантии и литосфере, заданных посредством фазовой диаграммы. Вычислительный алгоритм основан на методе контрольного объема и модифицированной процедуре SIMPLE. Численная модель позволяет учитывать слоистую структуру литосферы с выделением земной коры. При учете плавления в задаваемой фазовой диаграмме модель рассчитывает область частичного плавления и формирования астеносферноых зон.
Fracdynamics – программа создается для моделирования процесса трещинообразования в гетерофазных пористых сред. Программа позволит моделировать формирование магматических каналов в ослабленных зонах литосферы и тепломассоперенос в них многокомпонентных флюидов. Программа реализует полную, термодинамически согласованную модель многоскоростной динамики, полученную в рамках метода законов сохранения. Вычислительный алгоритм основан на методе TVD-Рунге-Кутты высокого порядка точности.
Kanal и R_Kamera - программы для моделирования динамики сублимации мантийных пород и конденсации компонентов магматогенных газов над мантийным магматическим очагом. Результаты расчетов используются для анализа минералогического состава пород с помощью ПК Селектор-С. Программа создана совместно с сотрудниками ИТПМ СО РАН.
Terra55 - программа термобарометров для мантийных пород. Содержит 48 термометра 44 барометра (7 оригинальных) и 8 оксибарометров (Ащепков), позволяет по микрозондовым анализам (12 компонентов) основных минералов (Opx, Cpx, Ol, Sp, Gar, Ilm, Amf) в мантийных парагенезисах рассчитывать одновременно до 12 пар термометров и барометров и записывать их в матрицу (CSV) одновременно с составами 5 минералов. Кроме того, рассчитываются Fe# для сосуществующего с каждым минералом оливина и другие параметры. Каждая ассоциация рассчитывается индивидуально с последующей записью результатов. Массивы неограниченны. Аналогичные программы (Finnerty, 1993; Smith, 1999) считают обычно один метод индивидуально для каждой ассоциации. По сравнению с расчетами в специальных версиях электронных таблиц (TP Mantle, PTX и другие) (Nimis, 2000; Bulatov, 2008; Beyer, 2016) преимущество в скорости счета и итерационном способе решения. Скорость счета Terra55 – менее минуты на 10 пар PT(Fo2) для массива из 70000 анализов. Данные расчетов из Terra55 импортируются в любые статистические и графические программы.
Важнейшие достижения за 5 лет
1. Установлена и охарактеризована металлогеническая роль пород и флюидов платформенного чехла Сибирской платформы в пространственном распределении рудных месторождений, связанных с трапповой формацией. Сотрудники лаборатории являются авторами оригинального подхода в создании комплекса взаимно согласованных математических и численных моделей мантийно-коровых рудно-магматических систем. На основе неравновесной термодинамики и модели процессов тепломассопереноса в верхней мантии и слоистой литосфере в тектонофизических секторах Земли для пост-протерозойской истории построена система корректных математических моделей, численно описывающих петрологическую эволюцию рудно-магматических комплексов. Построена оригинальная физическая теория тепломассопереноса в гетерофазных компактируемых средах. Разработанные сотрудниками институтов СО РАН оригинальные эффективные численные модели для описания динамики межфазных взаимодействий соотнесены с результатами изучения слоистого строения литосферной мантии под кратоном Сибирской Платформы. Численно исследована динамика межфазных взаимодействия и распределение давления и температуры в структурно-динамических зонах с использованием данных изучения конкретных геологических тел и их комплексов и результатов физических экспериментов, моделирующих ключевые элементы гетерофазных взаимодействий в реальных магматических или флюидных системах. Построена корректная двухскоростная теория динамики конвективного тепло-массопереноса в проницаемых зонах литосферы над астеносферными и камерными источниками магматогенных флюидных систем.
2. Впервые доказан разогрев верхней мантии по результатам сравнения геотерм по ксенолитам Витимского плато. Разработаны семь термобраметрических мономинеральных методов и создана программа для расчета P-T FO2 параметров. Получены геохимические характеристики мантийных ксенолитов Забайкалья и Сибирского кратона и построены модели эволюции протобазальтовых и протокимберлитовых расплавов, а также разрезы мантийного киля Сибирского кратона по данным анализа более 110 кимберлитовых трубок. Получены глобальные мантийные разрезы (траверсы) мантийного киля Сибирского кратона до глубины 300 км в разных направлениях и разрезы мантии под основными районами кимберлитового магматизма. Реконструированы строение мантийных колонн под более чем 100 кимберлитовыми трубками Якутии и Архангельской провинции и сравнимое количество под трубками различных кратонов мира. Получены взаимосогласованные методы определения температур и давления и окимдительного потенциала по различным минералам мантийных пород клинопироксену, гранату, ильмениту, хромиту, амфиболу (для различных систем - перидотитововой эклогитвой и базальтовой).
3. Накоплен большой фактический материал на предприятиях топливно-ядерного цикла и природных месторождений, и рудопроявлений актинидов. Показаны основные пути миграции урана и выявлены участки формирования вторичных геохимических аномалий. Проведены эксперименты по определению сорбционной ёмкости, определению форм нахождения урана и т.д. Построены физико-химические модели взаимодействия слабощелочных нитратных, кальциевых растворов с вмещающими породами. Доказана метаморфизующая способность природных сред такими растворами, в том числе выщелачивание глинистых минералов в зоне аэрации и выпадению солей (особенно гипса), преобразование смектитов и смешаннослойные минералы (ССМ) с преобладанием смектитовых пакетов в ССМ с преобладанием иллитовых пакетов. Предложены рациональные методы захоронения и хранения низкоактивных радиогенных отходов предприятий. Полученные результаты использованы при разработке проектов консервации хранилищ РАО.
4. Сотрудниками лаборатории разработаны программные комплексы: Porodynamics (нелинейная динамика насыщенных пористых сред), MAix-2V (нестационарная неизотермическая динамика гетерофазных компактирующих сред), MAix-2D (крупномасштабная динамика верхней мантии и литосферы), TERRA55 (термобарометрия для мантийных пород).
Информационная справка
В 1944 г. в Горно-геологическом институте Западно-Сибирского филиала АН СССР была организована Лаборатория структурной и общей геологии, под руководством Г.Л. Поспелова, позднее переименованная в Лабораториюструктур рудных полей. Перед геологами Сибири стояла задача создания местной сырьевой базы, разработки научных основ поиска месторождений богатых железных руд для нужд Кузнецкого металлургического комбината. Лаборатория внесла существенный вклад в решение этого комплексного государственного проекта. Итоги работ отражены в 2-х томной монографии «Железорудные месторождения Алтае-Саянской горной области», в академической серии «Железорудные месторождения СССР» под общей редакцией академика И.П. Бардина, в многочисленных статьях и научных отчетах.
В 1962 г. Г.Л. Поспеловым была разработана идеология структурно-динамических моделей эндогенных флюидных систем, которая стала базовой для последующих исследований лаборатории, а системный анализ генезиса природных объектов стал главным направлением работ. Лаборатория была переименована в Лабораторию экспериментального рудообразования: исследования концентрируются на разработке теоретических основ физико-химического моделирования рудообразующих процессов, проводится экспериментальное и численное моделирование теплообмена в магматогенных процессах; исследуются физикохимия метасоматоза, механизмы и динамика рудообразующих процессов. Результаты исследований отражены в статьях и научных сборниках: «Физико-химическая динамика процессов магматизма и рудообразования» (1971), «Физика и физико-химия рудообразующих процессов» (1971), «Физические и физико-химические процессы в динамических рудообразующих системах» (1971), «Физическое и физико-химическое моделирование рудообразующих систем» (1973), в монографиях «Теплообмен в магматогенных процессах» (1972), «Парадоксы, геолого-физическая сущность и механизмы метасоматоза» (1973).
В период 1973-1975 гг. лабораторией руководил С.С. Лапин, с которым Г.Л. Поспелова связывала долголетнее сотрудничество, начиная с кафедры Томского политехнического института, возглавляемой академиком Усовым М.А. В 1975-1977 гг. лабораторию возглавлял профессор А.М. Дымкин, который пришел в лабораторию с группой учеников (к.г.-м.н. И.А. Калугин, к.г.-м.н М.П. Мазуров, аспирант Г.А. Третьяков и др.). Лаборатория стала называться Лабораторией динамики рудообразующих процессов. В этот период ее сотрудниками последовательно развивались идеи системного анализа петрологии и генезиса железорудных и колчеданных месторождений. В этих исследованиях учет динамики и кинетики магматических и рудообразующих процессов стал обязательным элементом построения генетических моделей. Опубликованы монографии В.С. Голубева и В.Н. Шарапова: «Динамика эндогенного рудообразования» (1974) и «Динамика взаимодействия магмы с породами» (1976).
В конце 1977 г., после назначения А.М. Дымкина директором Института геологии и геохимии Уральского отделения АН СССР, лабораторию возглавил В.Н. Шарапов. Лаборатория стала одной из базовых ячеек внедрения в физическую геохимию анализа гетерогенной кинетики. Опубликованы статьи по геологии и генезису колчеданных месторождений, сборник статей «Динамические модели физической геохимии», монографии С.С. Лапина «Магнетитовые рудные тела, их строение и магнитные свойства» (1978), А.С. Лапухова «Зональность колчеданно-полиметаллических месторождений» (1980).
В 80-е годы, время исследования рудных месторождений зоны строительства Байкало-Амурской магистрали и работ по программе «Сибирь», лаборатория была базовой по целевой программе «Железные руды Сибири», председателем Совета которой был академик В.А. Кузнецов, а ученым секретарем – к.г.-м.н. М.П. Мазуров. Результаты работ обобщены в коллективных монографиях «Железорудные месторождения Сибири» (1981), «Чаро-Токкинская кремнисто-железорудная формация» (1984), в монографиях М.П. Мазурова «Генетические модели скарновых железорудных формаций», И.А. Калугина «Метаморфизм вулканогенно-осадочных железных руд», А.Л. Павлова «Генезис магматических магнетитовых месторождений». Сотрудники лаборатории активно участвовали в общесоюзной фундаментальной программе по созданию генетических моделей рудных формаций, входили в состав научного совета, рабочих групп и оргкомитетов регулярно проводимых научных совещаний. В 1981 г. лабораторией был организован и проведен всесоюзный симпозиум «Скарны и руды», в котором участвовали все ведущие в этой области специалисты Союза. Основные результаты экспериментальных и численных исследований магматогенных систем этого периода опубликованы в статьях и монографиях А.В. Мананкова, В.Н. Шарапова «Кинетика фазовых переходов в базитовых расплавах и магмах» (1985), В.Н. Шарапова, А.Н. Черепанова «Динамика дифференциации магм» (1986), В.Н. Шарапова, Ю.А. Аверкина «Динамика тепло- и массообмена в ортомагматических флюидных системах» (1990).
Для развития физико-математического направления исследований и проведения численного моделирования в 1989 году в лабораторию были приглашены ранее работавшие под руководством д.ф.-м.н. А.З. Паташинского к.ф.-м.н. В.Н. Доровский и Ю.В. Перепечко. С 1989 г. лаборатория стала называться Лабораториямоделирования динамики эндогенных систем. Сотрудники лаборатории с 1979 г. были участниками и организаторами ряда научно-исследовательских рейсов в Тихом, Индийском и Атлантическом океанах, в которых изучались закономерности формирования железо-марганцевых и сульфидных руд. В Центральном Атлантическом хребте было открыто уникальное термальное поле, названное «горой Поспелова». Эти исследования входили в общесоюзную программу «Мировой океан» и были обобщены в монографии В.Н. Шарапова, В.А. Акимцева, В.Н. Доровского, Ю.В. Перепечко, А.Н. Черепанова «Динамика развития рудно-магматических систем зон спрединга» (2000), в которой была обоснована ортомагматическая природа рудообразующих систем в осевых долинах срединно-океанических хребтов и сформулирована методология построения корректных математических моделей эндогенных процессов.
Экспериментальные работы продолжили цикл исследований, проводимый сотрудниками лаборатории совместно с инженерным центром «Цеосит» и Институтом теплофизики СО РАН. Совместно с сотрудниками ИТ СО РАН проводятся высокотемпературные (800-1200ºС) эксперименты по взаимодействию потоков восстановленных газов с базитами, гипербазитами и с ксенолитами в кимберлитах и базальтах, а также идет поиск структурно-минералогических признаков протекания предполагаемых процессов в реальных породах. Опыты показывают, что частичное плавление пород литосферы восстановленными газами является одной из характерных стадий развития этих систем. Результаты исследований и математического моделирования изложены в ряде статей и в монографии В.Н. Шарапова, К.Г. Ионе, М.П. Мазурова, В.М. Мысова, Ю.В. Перепечко «Геокатализ и эволюция мантийно-коровых магматогенных флюидных систем» (2007).
В мае 2006 г. решением дирекции Института геологии и минералогии состоялось объединение лабораторий моделирования динамики эндогенных процессов и лаборатории геохимии техногенеза под названием Лаборатория моделирования динамики эндогенных и техногенных систем. Научным руководителем проекта являлся д.г.-м.н., профессор В.Н. Шарапов. С мая 2007 г. по 2015 г. лабораторией руководил д.г.-м.н., профессор М.П. Мазуров. С 2015г. по настоящее время лабораторию возглавляет к.г.-м.н. А.Е. Богуславский.
С первых лет существования в лаборатории работали как геологи, так и геофизики и химики, в 70-е годы пришли математики-программисты, в конце 80-ых - физики-теоретики.
Лаборатория работает в рамках программы СО РАН «Рудно-магматические системы и металлогения крупных изверженных провинций Азии» по проекту «Динамика мантийно-коровых рудно-магматических систем, продуцирующих магматогенное Cu-Ni-Pt и вулканогенно-гидротермальное Au-Ag оруденение» (научный руководитель проекта В.Н. Шарапов). Основное внимание сосредоточено на изучении динамики развития рудно-магматических систем, связанных с трапповой формацией Сибирской платформы и порфировой формацией зоны перехода океан-континент (Южная Камчатка).
Лаборатория включает в себя следующие направления:
Структурная геология.
Направление структурной геологии возглавляет научный руководитель лаборатории д.г.-м.н. В.Н. Шарапов. Данное направление включает эволюцию энодогенных систем, рудоносность, петрологию и рудообразование. В рамках этого направления проводится анализ физико-химических условий движения магм в трещиноватых зонах литосферы, магматических каналах и магматических камерах, условий формирования магматических каналов и камер и магматогенного рудообразования в расслоенных интрузивах, процессов плавления и кристаллизации вмещающих пород при интрудировании магматического субстрата с использованием данных представительных коллекций ксенолитов Сибирской платформы. Проводятся исследования по проблемам построения количественной теории развития постпротерозойских надастеносферных многоуровневых областей плавления в метасоматизированной литосфере под древними кратонами и областями прогибания континентальной земной коры Азиатского континента и в зоне перехода океан-континент, формирования флюидных систем, сопряженных с кристаллизацией магм в интрузивных камерах при сосредоточенном стоке летучих в проницаемые зоны в земной коре над их кровлей. Решение этих проблем связано с созданием геолого-геофизической базы данных, включающей данные по структуре, термодинамическим параметрам, минералогическому, петрологическому и геохимическому составам пород с районированием данных по реальным геологическим объектам, позволяющую адекватно задавать условия метасоматоза и плавления метасоматизированных толщ слоистой литосферы под воздействием надастеносферных потоков флюидов, поступающих в проницаемы зоны из плюмовых астеносферных зон или разноуровневых магматических очагов как в асейсмичных, так и сейсмоактивных зонах литосферы.
Математическое моделирование процессов формирования и эволюции флюидомагматических мантийно-коровых систем.
Направление математического моделирования возглавляет к.ф.-м.н. Ю.В. Перепечко. Данное направление посвящено построению семейства физико-математических моделей, описывающих основные этапы формирования и эволюции верхне-мантийных крупномасштабных структур и мантийно-коровых магматогенных флюидных систем. Компьютерное моделирование процессов тепломассопереноса включает описание развития астеносферных зон и надастеносферного плавления в литосфере и земной коре (области зарождения рудно-магматической системы); процессов отделения летучих при кристаллизации базитовых магм, осложненных ассимиляцией вмещающих пород; разделения (ликвации, сегрегации рудных и силикатных фракций) в промежуточных магматических камерах и транзитных зонах, взаимодействия магм с химически активными вмещающими толщами в зоне рудоотложения. Оригинальные одно- и многоскоростные математические модели для сформулированных сотрудниками лаборатории генетических схем строятся на основе метода законов сохранения. Данный метод обеспечивает выполнение фундаментальных законов и позволяет получить физически корректные нелинейные, неизотермические модели динамики сложноустроенных сплошных сред. Данный подход допускает расширение моделей посредством учета любых присутствующих в исследуемой системе диссипативных процессов, фазовых и структурных переходов. Численная реализация математических моделей основана на эффективных численных схемах, таких как TVD-Рунге-Кутта, WENO-Рунге-Кутта, метод контрольного объема. Эффективное распараллеливание используемых схем дает ускорение счета от 100 до 2400 раз. В рамках такого подхода исследуются компьютерные модели динамики тепло-массопереноса в структурно-динамических зонах продуцирования рудогенерирующих расплавов в континентальной литосферной мантии и формирование и эволюция над ними в земной коре магматических и флюидных систем.
В настоящее время разрабатываются компьютерные модели формирования ослабленных зон в литосфере и трещиновато-пористых зон с формированием магматических каналов с учетом возникающих напряжений для различных фазовых диаграмм, динамики интрудирования магматических расплавов и тепломассопереноса в магматических и флюидо-магматических системах и анализ метасоматического преобразования вмещающих пород, формирования трещиновато-пористых магматических каналов в литосфере с учетом реологических свойств пород. Создается согласованная компьютерная модель эволюции структурно-динамических зон развития рудогенерирующих расплавов в континентальной литосферной мантии и формирования над ними рудообразующих флюидо-магматических систем. Анализ метасоматическых преобразований вмещающих пород проводится с использованием ПК Селектор-С на основе термодинамических и гидродинамических данных расчетов интрудирования магматических расплавов. Исследование физико-химических условий течения магм также проводится с согласованным использованием ПК MAiX-2V и ПК Selector-C. Исследования выполняются в сотрудничестве с ИМ СО РАН, ИТ СО РАН, ИВММГ СО РАН, ИГД СО РАН и поддерживаются грантами РФФИ и РНФ.
Построение физико-химической модели эволюции геохимических аномалий актинидов для разных ландшафтно-климатических условий Сибири.
Геохимическое направление возглавляет заведующий лабораторией к.г.-м.н. А.Е. Богуславский. Данная группа занимается исследованиями закономерностей миграции коллоидных форм урана и определение размеров частиц в приповерхностных природных (выход урановых руд месторождения Приморское) и техногенных водах. Определением кинетики образования коллоидных частиц железистой и гуматно-фульватной природы в лабораторных экспериментах, изучение их морфологии и расчет сорбционной емкости по отношению к урану. Проводится лабораторное и «in situ» моделирование формирование биогеохимических барьеров с использованием углегуминовых и железосодержащих препаратов, а также моделирование условий формирования биогеохимических барьеров в нестационарных условиях приповерхностных природно-техногенных источников поступления вещества.
На основе ПК «PhreeqC» осуществляется термодинамический расчет многофакторной модели миграции урана в гипергенных условиях с учетом биотических и абиотических факторов. Разрабатываются модель миграции актинидов при разгрузке магматогенных гидротерм с учетом развития вторичных биогеохимических аномалий, модель условий формирования биогеохимических барьеров в нестационарных условиях, вызванных природными гидрологическими циклами и технологической неоднородностью выбросов загрязняющих веществ, а также численная модель миграции актинидов при разгрузке урансодержащих растворов в результате их выхода на поверхность и закономерности формирования вторичных биогеохимических аномалий. Рассматриваются закономерности миграции для поверхностных природно-техногенных систем с упором на перенос в коллоидной и псевдоколлоидной формах, кинетика формирования коллоидных частиц железистой и гуматно-фульватной природы, определенная по данным лабораторных экспериментов. В частности, в области интересов геохимического направления лаборатории находятся результаты расчета сорбционной емкости по отношению к урану и параметры, контролирующие формирование биогеохимических барьеров, выделенные и численно оцененные на основе лабораторных и «in situ» экспериментов с использованием углегуминовых и железосодержащих препаратов.
Группа также проводит исследования поведения токсичных и радиоактивных элементов естественного и техногенного происхождения в разных ландшафтно-географических комплексах, в районах горнодобывающих предприятий и радиохимических комбинатов, изучение механизмов связывания и удержания радионуклидов и тяжелых металлов на природных и техногенных геохимических барьерах. Исследования поддерживаются интеграционным проектом «Динамика экосистем Академгородка» и хоздоговорами с ЗХК и горно-химическими комбинатами, выполняются в содружестве с Институтами геоэкологического профиля Красноярска и Якутска. Прикладные аспекты работы относятся к мониторингу и прогнозу безопасности хранилищ твердых отходов радиохимического производства.
СЭМ-снимок двух типов частиц полученных в результате экспериментов по очитке грунтовых вод от урана и других загрязняющих элементов а) первая фаза преимущественно фосфатная образуется в течение первых суток, б) вторая фаза сульфидная образуется в результате разложения сульфат-иона микроорганизмами, образуется на 10-40 сутки.
Изучение внутриплитных базитовых многофазных магматических комплексов Сибирской платформы и магматических систем активных окраин Азиатского континента.
Направление мантийной петрологии, глубинных ксенолитов щелочных базальтов и кимберлитов курирует к.г.-м.н. И.В. Ащепков Основное внимание уделяется созданию генетических моделей, описывающих слоистое строение литосферной мантии под кратоном Сибирской платформы (СП), процессы отделения флюидов из коровых интрузивов, качественные схемы динамики ассимиляции вмещающих карбонатно-солеродных пород и распада базитовых жидкостей, развития зон метасоматических изменений на контактах интрузивов и вмещающих пород, качественных схем взаимодействия потоков флюидов с магматическими телами и вмещающими их породами.
Проводится сравнительное изучение мантийных ксенолитов и ксенокристов из центральных и периферийных районов кимберлитового магматизма Сибирского кратона и детальная расшифровка их слоистой структуры с использованием оригинальной программы термобарометров и методов мономинеральной термобарометрии. Исследование и реконструкция строения мантийного киля кратона по ксенолитам и ксенокристам Западно-Укукитского и Накынского районов кимберлитового магматизма, Мирнинского и Эбеляхского районов кимберлитового магматизма и Прианабарья и связь с металлогенией рудных элементов. Реконструкция строения мантийного киля Западно-Укукитского и Накынского районов и модели гибридизации перидотитов с субдукционным материалом океанического и высокоглиноземистого типов. Усовершенствование методов амфиболовой и флогопитовой термобарометрии. Изучение связи металлогении мантийных пород с рудной специализацией Томторского масссива. Анализ слоистости мантии под Мирнинским, Эбеляхским районами, Прианабарьем и связь с металлогенией. Геохимия протокиберлитов и карбонатитов в мантии и связь с металлогенией Томторского массива. Изучение строения и эволюции мантийных процессов в Оленекском районе и Приленье. Датировка этапов эволюции мантийных расплавов (плавление, метосоматоз) в Далдыно-Алакитском районе. Исследование разрезов и этапов эволюции металлогении мантии Оленекского поля и Приленья. Оценки аламазоносности мантийных магм на основании термобарометрии. Геохимия различных пород и минералов мантийных ксенолитов на основаниии LAM ICP анализов и определение геохимической специализации различных районов Сибири на мантийном уровне. В разработке - обобщенные модели строения эволюции и магматизма Сибирского кратона в связи с учетом его тектоники и геодинамики, модели строения мантии под тр. Удачная, Зарница, Юбилейная, Комсомольская и металлогении рудных компонентов по разрезам и в мантийных процессах, а также модели взаимодействия мантийных пород с расплавами и флюидами экстракции и отложения рудных компонентов.
Реконструкция строения и процессов, протекающих в континентальной мантии кратонов и их складчатых областей. Для этих целей созданы оригинальные универсальные термобарометры для клинопироксена, граната, которые работают в перидотитовой эклогитовой и базальтовой системах, а также для хромита, ильменита и амфибола, а существующие оксибарометры преобразованы в мономинеральные. Методы вместе с наиболее надежными методами мантийной термобарометрии объединены в оригинальную программу Terra55, написанную на языке фортран, которая позволяет обрабатывать огромные массивы данных, экспортируемых из электронных таблиц. Результаты в матрицах, совместно с составами легко обрабатываются любыми графическими и статистическими пакетами, что позволяет быстро строить PT-XFO2 диаграммы, мантийные разрезы и трансекты, которые построены для почти всех опробованных кимберлитовых трубок Якутии (>110) и Архангельской провинции в основном по оригинальным данным, а также большинства районов Мира. Кроме того, получены собраны и обработаны для ксенолитов щелочных базальтов Южной Сибири (Витимское плато, Хамар-Дабан, Хэнтей, Приморье) данные по большинству подобных местонахождений районов Мира. Термобарометрические определения дополнены данными по геохимии, полученными методами LAMICPMS. Изучение разновременных объектов позволяет реконструировать эволюционные процессы в мантии.
Основные объекты исследования лаборатории располагаются в пределах Сибирской платформы, Камчатки и Курило-Камчатская островной дуги. Исследования геологических характеристик и рудоносности объектов проводятся на высоком мировом уровне с широким использованием геофизических, геохимических, изотопных и изотопно-геохронологических методик и ГИС-технологий, открываемых возможностями вычислительной системы ENDDB. Лаборатория сотрудничает с ведущими организациями ННЦ СО РАН в Новосибирске и других городах - ИВМиМГ СО РАН, ИМ СО РАН, ИТ СО РАН, ИТПМ СО РАН, ИЯФ СО РАН, ИГ СО РАН (Иркутск); Алроса (г. Мирный). Осуществляется взаимодействие с ИЯФ СО РАН в проведении экспериментов по прогреву пород высокоэнергетичным электронным пучком, моделирующим частичное плавление мантийных пород; с ИВММГ СО РАН в проведении высокопроизводительных численных расчетов по моделированию нестационарной динамики магматических и флюидо-магматических систем на кластерах Сибирского суперкомпьютерного центра ИВММГ СО РАН и Межведомственного суперкомпьютерного центра РАН.
За последние пять лет сотрудники лаборатории принимали участие в качестве руководителей и исполнителей в грантах РФФИ и РНФ; участвовали в работе и организации всероссийских и международных конференций; И.В. Ащепков в последние пять является соконвинером секции Европейского конгресса.
Для магистрантов 2-го года обучения ГГФ НГУ читался семестровый оригинальный курс лекций «Моделирование магматических систем» (В.Н. Шарапов) и ведутся практические занятия по обучению студентов использованию как стандартных, так и оригинальных программных продуктов в дипломных работах слушателей. Созданы 2 монографических учебных пособия, имеющих электронные аналоги, и доступные электронные варианты интерактивно читаемых лекций.
М.П. Мазуров вел курс «Минераграфия» для бакалавров ГГФ НГУ и подготовил учебных пособия по курсу.
Ю.В. Перепечко вел спецкурс «Практика параллельной реализации численных алгоритмов в области моделирования процессов течения многофазных сред» для магистров ММФ НГУ.
В последние 5 лет в лаборатории прошли обучение 5 аспирантов и защищены 2 кандидатских диссертации. И.В. Ащепков подготовил докторскую диссертацию – «Строение и эволюция литосферной мантии сибирской платформы и ее обрамления по данным термобарометрии и геохимии глубинных включений мантийных магм», Г.С. Васильев подготовил кандидатскую диссертацию «Моделирование динамических задач для сжимаемых двухскоростных сред», Ш.Х. Имомназаров подготовил кандидатскую диссертацию «Моделирование взаимодействия магнитных и сейсмических полей в проводящей пористой среде», готовятся магистерские и бакалаврские диссертации.
EGU General Assembly 2014-2020, SEG 2015, Goldschmidt Conference 2017-2019, SGEM 2019-2020, Международный научный конгресс «Интерэкспо ГЕО-Сибирь» 2016-2017, Parallel Computational Technologies PCT 2018-2020.
15th Water-rock interaction international symposium (2017), XIII Международная научно-практическая конференция «Новые идеи в науках о Земле», (2017), Совещание «Геология и минерагения Северной Евразии» (2017), Международной конференции «Математика в приложениях» (2019), 11th World Congress on Computational Mechanics, 14th European Conference on the Mathematics of Oil Recovery (2014), The 9-th Sino-Russian Joint Scientific-Technical Forum on Deep-level Rock Mechanics and Engineering (2019)
И.В. Ащепков с 2012 г является соконвинером секции European Geosciences Union.
Список основных проектов и публикаций:
Мазуров М.П.
Флюидный режим рудно-магматических систем траппов в областях рассеянного спрединга Сибирской платформы. 2009-2011 – руководитель.
Рябов В.В
Х/д Оценка платиноносности и изучение вещественного состава малосульфидных платиновых и платино-железометальных руд. (2007).
Богуславский А.Е.
НИР "Разработка модели экобезопасной геоконсервации радионуклидов в алюмосиликатных матрицах на основе теории геохимических барьеров и экспериментальных исследований."
Богуславский А.Е.
НИР Разработка экологически безопасной технологии консервации радионуклидов ядерного цикла в алюмосиликатных матрицах на основе легкоплавких бентонитовых глин.
Рябов В.В.
Х/д Петрология и рудоносность Курейско-Горбиачинского вулкано-плутона.
Богуславский А.Е.
НИР «Инженерно-экологическое обследование площадки размещения сооружения 310»
Богуславский А.Е.
НИР «Инженерно-экологические обследования по объекту «Пункт хранения ТРО»
Мазуров М.П.
Динамика совместной и раздельной кристаллизации оксидов и сульфидов в рудно-магматических системах траппов Сибирской платформы. 2012-2014 –руководитель.
Богуславский А.Е.
НИР «Радиационное обследование озера «Качимовское»
Богуславский А.Е.
НИР «Определение уровня воздействия второй секции хвостохранилища ОАО «НЗХК» на прилегающие территории и экологических последствий после её ликвидации"
Богуславский А.Е.
Грант РФФИ № 13-05-00032 «Термодинамическая модель миграции урана и сопутствующих элементов с подземными водами в пунктах хранения низкоактивных РАО»
Мазуров М.П.
Эволюция текстурных и химических преобразований в рудно-магматических системах траппов запада Сибирской платформы. 2015-2017 – руководитель.
Ащепков И.В.
Грант РФФИ № 16-05-00860 «Формирование и эволюция полибарических плюмовых магматических систем и взаимодействие со слоистой структурой мантийной литосферы».
Перепечко Ю.В.
РФФИ №16-01-00729 «Математическое моделирование фильтрации минерализованных растворов в вязкоупругих средах».
Перепечко Ю.В.
Грант РНФ № 16-29-15131 «Моделирование гидродинамики сжимаемых многофазных смесей в упругопластических пористых средах на высокопроизводительных вычислительных системах»;
Перепечко Ю.В.
Грантах РФФИ №19-01-00347 «Цифровой керн: методология построения разномасштабной модели горных пород путём проведения виртуальных физических экспериментов»;
Богуславский А.Е.
Гранта РФФИ № 17-05-00707 «Прогноз и формы миграции урана в грунтовых водах окружающей среды шламохранилищ радиохимических предприятий и экспериментальное моделирование эффективности биогеохимических барьеров.»
Ащепков И.В.
Грант РФФИ № 19-05-00788 «Эволюция мантийной литосферы Сибирского кратона и его складчатого обрамления по данным термобарометрии мантийных ксенолитов и ксенокристов, в связи с проблемами металлогении и алмазоносности».
Гранте РФФИ № 19-05-00788 «Эволюция мантийной литосферы Сибирского кратона и его складчатого обрамления по данным термобарометрии мантийных ксенолитов и ксенокристов, в связи с проблемами металлогении и алмазоносности»
Богуславский А.Е.
Грант РНФ №18-77-10029 «Иммобилизация тяжелых металлов природными и модифицированными биосорбентами»
Богуславский А.Е.
Грант РФФИ № 20-05-00602 «Определение параметров псевдоколлоидных форм миграции урана в нестационарных условиях приповерхностных водоносных горизонтов природных и техногено-измененных систем"
Ashchepkov I.V., Kuligin S.S., Vladykin N.V., Downes H., Vavilov M.A., Nigmatulina E.N., Babushkina S.A., Tychkov N.S., Khmelnikova O.S. Comparison of mantle lithosphere beneath early Triassic kimberlite fields in Siberian craton reconstructed from deep-seated xenocrysts. Geoscience Frontiers. – 2016. – V.7. – Iss. 4. – PP. 639-662. – ISSN 1674-9871.
Ashchepkov I.V., Logvinova A.M., Ntaflos T., Vladykin N.V., Kostrovitsky S.I., Spetsius Z., Mityukhin S.I., Prokopyev S.A., Medvedev N.S., Downes H. Alakit and Daldyn kimberlite fields, Siberia, Russia: Two types of mantle sub-terranes beneath central Yakutia? Geoscience Frontiers. – 2017. – V.8. – Iss. 4. – PP. 671-692. – ISSN 1674-9871.
Ashchepkov I.V., Roberts N.M.W. Deep seated magmas and their mantle roots: Introduction. Geoscience Frontiers. – 2017. – V.8. – Iss. 4. – PP. 617-619. – ISSN 1674-9871.
Ashchepkov I.V., Ivanov A.S., Kostrovitsky S.I., Vavilov M.A., Babushkina S.A., Vladykin N.V., Tychkov N.S., Medvedev N.S. Mantle Terranes of the Siberian Craton: their interaction with plume melts based on thermobarometry and geochemistry of mantle xenocrysts. Geodynamics & Tectonophysics. – 2019. – V.10. – Iss. 2. – PP. 197-245. – ISSN 2078-502X.
Ashchepkov I.V., Vladykin N.V., Kalashnyk H.A., Medvedev N.S., Saprykin A.I., Downes H., Khmelnikova O.S. Incompatible element-enriched mantle lithosphere beneath kimberlitic pipes in Priazovie, Ukrainian shield: volatile-enriched focused melt flow and connection to mature crust? International Geology Review. – 2020. – ISSN 0020-6814. – EISSN 1938-2839.
Krupskaya V., Boguslavskiy A., Zakusin S., Shemelina O., Chernov M., Dorzhieva O., Morozov I. The Influence of Liquid Low-Radioactive Waste Repositories on the Mineral Composition of Surrounding Soils. Sustainability. – 2020. – V. 12, – Iss. 19, 198259.
Perepechko Y., Sorokin K., Imomnazarov K. Numerical simulation of the free convection in a viscous compressible fluid. Open Engineering. – 2016. – V. 6. – Iss. 1. PP. 590-594.
Dorovsky V., Perepechko Y., Romenski E., Podberezhnyy M. Thermodynamic compatible model of microfractured porous media and Stoneley waves. Journal of Engineering Thermophysics. – 2016. – V. 25. – Iss. 2. – PP.182-196. – ISSN 1810-2328. – EISSN 1990-5432.
Dorovsky V., Perepechko Y. Measurement of porosity and permeability. Radial borehole waves. InterExpo GeoSibir. – 2016, v. 2 (2), pp. 157-161.
Dorovsky V., Perepechko Y., Sorokin K. Two-velocity flow containing surfactant. Journal of Engineering Thermophysics. – 2017. – V. 26. – Iss. 2. – PP.160-182. – ISSN 1810-2328. – EISSN 1990-5432.
Perepechko L., Romenski E., Reshetova G., Kireev S., Perepechko Y. Modeling the multiphase flows in deformable porous media. MATEC Web of Conferences. – 2017. – V. 115, 05004.
Perepechko Y., Kireev S., Sorokin K., Imomnazarov S. Modeling of Nonstationary Two-Phase Flows in Channels Using Parallel Technologies. In: Sokolinsky L., Zymbler M. (eds) Parallel Computational Technologies. PCT 2018. Communications in Computer and Information Science. – Springer, Cham. – V. 910. – PP. 266-279.
Perepechko Y., Kireev S., Sorokin K., Imomnazarov S. Use of Parallel Technologies for Numerical Simulations of Unsteady Soil Dynamics in Trenchless Borehole Drilling. In: Sokolinsky L., Zymbler M. (eds) Parallel Computational Technologies. PCT 2019. Communications in Computer and Information Science. – Springer, Cham. – V. 1063. – PP. 197-210.
Perepechko Y., Kireev S., Sorokin K., Kondratenko A., Imomnazarov S. Parallel technologies in unsteady problems of soil dynamics. In: Sokolinsky L., Zymbler M. (eds) Parallel Computational Technologies. PCT 2020. Communications in Computer and Information Science. – Springer, Cham. – V. 1263. – PP. 237-250. https://doi.org/10.1007/978-3-030-55326-5_17.
Sorokin K.E., Perepechko Y.V. Thermal convection of fluid-saturated granular medium in acoustic field. International Journal for Numerical Methods in Fluids. – 2020. – ISSN 0271-2091. – EISSN 1097-0363. DOI: 10.1002/fld.4885.
Pernet-Fisher J.F., Day J.M.D., Howarth G.H., Ryabov V.V., Taylor L.A. Atmospheric outgassing and native-iron formation during carbonaceous sediment–basalt melt interactions. Earth and Planetary Science Letters. – 2017. – V. 460. – PP. 201-212. – ISSN 0012-821X. – EISSN 1385-013X.
Howarth G.H., Day J.M.D., Pernet-Fisher J.F., Goodrich C.A., Pearson D.G., Luo Y., Ryabov V.V., Taylor L.A. Precious metal enrichment at low-redox in terrestrial native Fe-bearing basalts investigated using laser-ablation ICP-MS. Geochimica et Cosmochimica Acta. – 2017. – V. 203. – PP. 343-363. – ISSN 0016-7037. – EISSN 1872-9533.
Augland L.E., Ryabov V.V., Vernikovsky V.A., Planke S., Polozov A.G., Callegaro S., Jerram D.A., Svensen H.H. The main pulse of the Siberian Traps expanded in size and composition Scientific Reports. – 2019. – V. 9. – Art.18723. – ISSN 2045-2322.
Sharapov V.N., Kuznetsov G.V., Logachev V.P., Cherepanova V.K., Cherepanov A.N. Modeling the dynamics of sublimation of fractured rocks in the lithospheric mantle wedge beneath volcanoes of the Avacha group (Kamchatka). Geochemistry International. – 2017. – V. 55. – Iss. 3. – PP. 231-250. – ISSN 0016-7029. – EISSN 1531-8397.
Sharapov V.N., Mazurov M.P., Chudnenko K.V., Sorokin K.E. Dynamics of Metasomatic Transformation of the Rocks of the Lithospheric Mantle and Earth's Crust in Deep-Fault Zones Controlling the Siberian Platform Trap Magmatism. Russian Geology and Geophysics. – 2019. – V. 60. – Iss. 8. – PP. 833-844. – ISSN 1068-7971. – EISSN 1878-030X.
Богуславский А.Е., Гаськова О.Л., Шемелина О.В. Геохимическая модель влияния шламохранилищ низкоактивных РАО на окружающую среду при выводе из эксплуатации // Радиохимия. – 2016, т. 58, № 3. – С. 279-283.
Сафонов А.В., Богуславский А.Е., Болдырев К.А., Зайцева Л.В. Биогенные факторы формирования геохимических урановых аномалий в районе шламохранилища новосибирского завода химконцентратов // Геохимия. – 2019, т. 64, № 6. – С. 644-650. – ISSN 0016-7525.
Мазуров М.П., Быкова В.Г. Моделирование процесса формирования неизотермической зональности магнезиальных скарнов в рудно-магматических флюидных системах интрузивных траппов юга Сибирской платформы // Геология и геофизика. – 2017, т. 58, № 5. – С. 661-673.
Мазуров М.П., Гришина С.Н., Титов А.Т., Шихова А.В. Эволюция рудно-метасоматических процессов в крупных скарновых железорудных месторождениях трапповой формации Сибирской платформы // Петрология. – 2018, т. 26, № 3, – С. 265-281.
Рябов В.В., Симонов О.Н., Снисар С.Г. Фтор и хлор в апатитах, слюдах и амфиболах расслоенных трапповых интрузий сибирской платформы // Геология и геофизика. – 2018, т. 59, № 4. – С. 453-466. – ISSN 0016-7886.
Шарапов В.Н., Кузнецов Г.В., Чудненко К.В. Возможные физико-химические фации верлитизации ультрабазитовых пород мантийного клина под вулканами фронтальной зоны курило-камчатского региона // Доклады Академии наук. – 2016, т. 467, № 4. – С. 450-454. – ISSN 0869-5652.
Шарапов В.Н., Логачев П.В., Семенов Ю.И., Богуславский А.Е., Подгорных Н.М О некоторых структурно-минералогических особенностях закалки жидкостей, полученных при плавлении пород мантийных ультрабазитовых ксенолитов и изверженных базитовых пород электронным пучком // Доклады Академии наук. – 2018, т. 481, № 6. – С. 662-665. – ISSN 0869-5652.
Шарапов В.Н., Томиленко А.А., Кузнецов Г.В., Перепечко Ю.В., Сорокин К.Э., Михеева А.В., Семенов Ю.И. Механизмы частичного плавления метасоматизированных мантийных ультрабазитов под Авачинским вулканом (Камчатка) и рост минералов из газовой фазы в трещинах // Петрология. – 2020, т. 28, № 6. – С. 650-672. – ISSN: 0869-5903.
