Главная – Журналы – Геология и геофизика 2022 номер 6

Одной из отличительных черт Тувинского сегмента Центрально-Азиатского складчатого пояса является повсеместное присутствие в раннепалеозойских осадочно-вулканогенных последовательностях конгломератов мощностью от первых десятков метров до километра. В работе приведены первые результаты геохимических, изотопно-геохимических (Sm-Nd, Rb-Sr) методов и U-Pb геохронологические исследования валунов и галек гранитоидов конгломератовой толщи раннекембрийской баянкольской свиты Систигхемского прогиба. Их изучение позволило установить несколько источников поступления обломочного материала в результате разрушения гранитоидов различного возраста и изотопно-геохимического состава. Так, на эрозионный срез палеосборной площади довендского тектонического блока в раннем кембрии были выведены как минимум два комплекса гранитоидов: 1) ранневендский (~590 млн лет) и 2) позднерифейский (~630 млн лет), связанный с плавлением довендской коры островодужного типа, образованной из деплетированного мантийного источника (ε_Nd(T) = +8.0...+8.6). В настоящий момент гранитоидов с таким возрастом и изотопно-геохимическими характеристиками в пределах Тувинского сегмента не обнаружено. Вероятно, восстановленные на основе изучения обломочной части конгломератов, комплексы гранитоидов эродированы или погребены под более молодыми отложениями и в настоящий момент не выходят на дневную поверхность. Таким образом, изучение обломочной части конгломератов баянкольской свиты позволило получить первую информацию о докембрийской истории тектонического блока, разрушение пород которого привело к накоплению этой терригенной толщи.

На материале пород Кочумдекского контактового ореола (мергелистые известняки, мраморы и габброиды) выполнен анализ степени изохимичности метаморфизма спуррит-мервинитового уровня ( T = 750-900 °C). Этот полизональный высокотемпературный ореол (общей мощностью до 3.0 м) расположен на правом притоке р. Подкаменная Тунгуска, где приурочен к верхнему контакту нижнетриассового траппового тела кузьмовского комплекса (νβT₁kz) и морских мергелистых известняков лландовери (S₁ln). Особенностью ореола является отсутствие выраженного скарнирования, жильной минерализации или автометасоматического изменения габброидов. Определены концентрации и охарактеризовано распределение петрогенных, халькофильных, редкоземельных и высокозарядных элементов в мергелистых известняках, мраморах и габброидах. Петрохимические характеристики мраморов и мергелистых известняков идентичны и отвечают тренду смешения пелитового материала и биогенно-осадочного CaCO₃. Большинство петрохимических характеристик мергелистых известняков обусловлены петрофондом области сноса пелитового материала (Заангарье Енисейского кряжа) и режимом раннесилурийской седиментации. Содержания Cu, Ni, Co, V, Mo, Se, Cr и U в мергелистых известняках и мраморах соответствуют морским осадкам окислительных обстановок низкой продуктивности. В спурритовых мраморах, контактирующих с траппом, средние величины индикаторных отношений Ni/Co, V/Cr, Cu/Zn, V/(V + Ni) и U/Th остаются в пределах диапазона, свойственного известнякам, и существенно отличаются от таковых в габбро, обогащенных V и Cu на фоне умеренных содержаний Zn, Ni и Co. Характер спектров REE+Y и средние содержания Σ REE в мергелистых известняках нижнекочумдекской подсвиты и спурритовых мраморах совпадают. Сродство петро- и геохимических характеристик кочумдекских мраморов с таковыми в породах протолита и отсутствие в них геохимических «меток» габброидов позволили заключить, что в Кочумдекском ореоле контактовый метаморфизм был близок к изохимическому и не сопровождался массовым транспортом макро- и микроэлементов из габброидов через зону контакта в термически преобразованные мергелистые известняки. Этому способствовало сочетание низкой флюидонасыщенности габброидов кочумдекского траппа, структурный контроль его локализации, а также специфика литологии и термомеханических свойств осадочной толщи.

Детально исследованы два керна болотных отложений торфяника Дулиха мощностью 4.0 и 5.2 м. Выявлен восстановительный тип диагенеза. Установлено, что распад органического вещества болотных отложений начинается уже в верхних интервалах разреза на самых ранних стадиях диагенеза. Микробиологические исследования выявили в торфянике высокую численность органотрофных, аммонифицирующих, нитрифицирующих, фосфатмобилизирующих микроорганизмов, присутствие Fe-Ox, Mn-Ox микроорганизмов и почти полное отсутствие сульфатредуцирующих бактерий (за исключением нижних интервалов торфяного разреза). Процессы круговорота азота, фосфора, а также углерода проходят более активно, чем серы. Установлено изменение химического состава болотных вод в процессе диагенеза. Выявлен рост концентраций HCO₃^-, NH₄⁺, PO₄^3-, NO₃^- и С_орг по разрезу торфяника, что является следствием деструкции органического вещества, в результате которой в болотные воды переходят наиболее подвижные и лабильные компоненты. Результаты физико-химического моделирования показывают, что высокое содержание органического вещества приводит к существенному изменению химического состава болотных вод. Обогащение болотных вод Cu, Zn, Sr, Ba, As, Si, Al и Pb указывает на диагенетическое преобразование материала болотных отложений. Смена окислительных условий на восстановительные в толще торфяной залежи приводит к восстановлению окисленных формы Fe (III), Mn (IV) до подвижных форм Fe (II), Mn (II) и их дальнейшей миграции в болотную воду из твердой фазы отложений. С глубиной в торфе начинают доминировать восстановленные формы S (II), что указывает на усиление восстановительных условий среды. Выявлено падение концентраций SO₄^2- в минеральных отложениях, подстилающих торф, что маркирует начало процесса сульфатредукции. Однако в болотных отложениях данный процесс идет очень вяло вследствие кислых условий среды и меньшей степени преобразованности органического вещества.

На территории Забайкалья изучено более сотни озер, а также подземных вод, рек, атмосферных осадков их водосборов. Проанализирован химический состав природных вод и минеральный состав горных пород и донных осадков озер. Определен изотопный состав вод и изотопные соотношения растворенных и осажденных в донные осадки озер карбонатов и бактериальных матов, а также тяжелого кислорода алюмосиликатной фракции донных отложений и горных пород водосборных территорий. Показано, что все вторичные минералы по кислороду наследуют изотопный состав воды, но их кислород существенно тяжелее кислорода воды, так как при взаимодействии ее с породой происходит фракционирование кислорода с переходом тяжелого изотопа во вторичные карбонатные и алюмосиликатные образования. Изотопно тяжелее по кислороду и бактериальные маты, использующие для своей жизнедеятельности кислород углекислотных ионов. Установлено, что вода содовых озер при меньшей ее солености в большей степени обогащена тяжелым изотопом кислорода. Проведены термодинамические расчеты, подтверждающие возможность формирования хемогенных карбонатов и вторичных алюмосиликатов в озерах, определенных минеральным анализом донных осадков и образований из седиментационных ловушек. Показано, что озерная вода находится в равновесии не только с карбонатами, глинами и гидрослюдой, но также с цеолитами, а наиболее щелочные и минерализованные с альбитом. Установлено, что в общей массе минералов донные осадки содовых озер имеют большую долю глин и карбонатов, чем пресные, соленые хлоридные и сульфатные. Представлено, что обогащение вод соленых озер тяжелыми изотопами обязано не только процессу испарения, но и взаимодействию воды с горной породой. Участие реакций гидролиза алюмосиликатов во фракционировании кислорода подтверждается прямой зависимостью величины «кислородного сдвига» от рН, значение которого определяется степенью такого взаимодействия. Установлено, что природа разнообразия химического и изотопного состава озерных вод связана с многофакторным процессом их формирования, обусловленного неодинаковой степенью испарения воды в озерах, минерализацией органического вещества и разной продолжительностью взаимодействия озерных и подземных вод с горными породами.

Выполнена реконструкция коровых напряжений Средней и Юго-Восточной Азии по данным о механизмах очагов землетрясений. Применялся метод катакластического анализа разрывных смещений Ю.Л. Ребецкого, позволяющий получить данные не только об ориентации осей главных напряжений, но и о соотношении максимального касательного напряжения и всестороннего давления. Установлено, что в коре горных поднятий в виде плато (Восточный и Южный Памир и Тибет) наблюдается режим горизонтального растяжения или сдвига. В коре горных поднятий в виде хребтов типичным является горизонтальное сжатие или горизонтальный сдвиг. Мы связываем повышенный уровень горизонтального сжатия этих зон не с давлением Индийской плиты, а с эрозией склонов хребтов и эксгумацией пород с больших глубин. Установлено, что в центральной части коры Тибета наблюдается наиболее интенсивный уровень девиаторных напряжений (вертикальное и максимальное касательное). Оценки амплитуд эрозии в Гималаях и на Восточном Тибете показывают, что объемы удаляемых за пределы региона пород вполне способны компенсировать СЮ сокращение Центрального Тибета и ЗВ расширение Восточного Тибета. Механизм горообразования Тибета и Восточного Памира на современном этапе связан с вертикальными силами плавучести, возникающими из-за формирования утолщенной легкой коры и отрыва утяжеленной части литосферы.

Методами оптически стимулированной и инфракрасно стимулированной люминесценции проведено датирование озерных и формирующихся по ним эоловых песков, а также флювиогляциальных песков из абляционных морен на участке долины р. Чуя, соединяющем Чуйскую и Курайскую впадины Горного Алтая. Полученные даты позволяют сделать вывод, что причиной формирования озера, распространившегося в Чуйскую впадину, стал Сукорский скальный оползень, запрудивший долину Чуи. Он сошел 16 тыс. л. н. в результате землетрясения с интенсивностью не менее 9-10 баллов, которое сгенерировал один из активных разломов Курайской зоны. Это наиболее древняя датировка для землетрясений, связанных с Курайской зоной разломов. Важно, что крупные сейсмогравитационные структуры в ландшафтно-климатических условиях, подобных району Чуйской и Курайской впадин, могут сохраняться в рельефе не менее 16 тыс. лет. Озеро просуществовало до рубежа около 10 тыс. л. н., после чего постепенно спустилось. Максимальная фаза развития Куюктанарского ледника пришлась на начало морской изотопной стадии 2, а его абляционные морены имеют возраст около 25 тыс. лет. Возраст и хорошая сохранность инверсионных моренных гряд Куюктанарского ледника, холмистого рельефа Сукорского скального оползня, озерных песков в районе плотины согласованно указывают на то, что во время последнего глобального гляциального максимума (порядка 20 тыс. л. н.) из Чуйской котловины не происходило катастрофических сбросов больших объемов воды, порождавших мегапаводки в долинах Чуи и Катуни. Уровень озерного водоема этого времени в Курайской впадине не мог превышать абсолютной отметки 1750 м. Более высокие озерные террасы, прослеживаемые до абсолютных высот 2100-2200 м, должны относиться к более древним озерным этапам. Археологические памятники, расположенные в районе перемычки между Чуйской и Курайской впадинами сформировались в постозерный период. Наиболее древние из них относятся к финалу позднего палеолита.