Доклады Российской академии наук. Науки о Земле

В ходе геолого-съемочных работ в западной части Колымо-Омолонского микроконтинента, проведенных в 2017-2021 годах, в юго-восточном обрамлении среднеюрского гранитоидного Рассохинского (Рассошинского) массива, была выявлена зона структурных преобразований, к которой приурочены кварцевые жилы и прожилки с самородным золотом. В результате проведенных исследований показано, что изотопный состав серы в пирите в этой зоне (δ³⁴S ~ -15 ‰) существенно легче, чем в молибдените из центральной части гранитоидного массива (δ³⁴S ~ 5 ‰). Полученное значение (U,Th)-He возраста идиоморфных кристаллов пирита, выделенных из гидротермально преобразованных трахитов, в непосредственной близости от крупной кварцевой жилы,  составляет 65±2 млн лет (n=4), что существенно моложе времени становления Рассохинского массива. Полученные данные, в совокупности с геологическими наблюдениями, указывают на проявление раннепалеогеновой тектоно-термальной активизации в регионе, которая привела к перераспределению рудных компонентов.

Для гранитоидов степнякского комплекса, к которым приурочено кварцево-жильное золоторудное месторождение Бестобе (Северный Казахстан), обоснован позднесилурийский возраст их кристаллизации. Проведено U-Pb (SIMS) геохронологическое изучение пород Западного и Центрального интрузивов, а также небольших тел на участке зона Дальняя. Для кварцевых диоритов, кварцевых габбро, гранит-порфиров и порфировых диоритов получены оценки возраста 425-420 млн лет. Эти датировки существенно моложе известных средне-позднеордовикских оценок возраста кристаллизации массивов степнякского комплекса на месторождениях Аксу, Степняк и Жолымбет. Поэтому сделано предположение о гетерохронном формировании степнякского комплекса и пульсационном характере внедрения однотипных интрузивных массивов на протяжении около 20 млн лет.

Минерал корунд α-Al₂O₃ является довольно редким компонентом некоторых метаморфических и магматических пород. В корунде встречаются элементы-примеси Cr, Ti, Fe, V, Ga, Si, Mg, Be и др., которые замещаю Al в октаэдрической позиции. С некоторыми оксидами этих элементов корунд образует изоструктурные ряды из-за близости ионных радиусов. Кроме того, радиус трехвалентного иона алюминия очень близок к величине ионного радиуса трехвалентного галия, вследствие этого можно ожидать изоморфное замещение алюминия галием.

Галлий является рассеянным редким металлом, который широко применяется в радиоэлектронике и полупроводниковой отрасли. Установлено 5 модификации Ga₂O₃, где одна из них α-Ga₂O₃ полиморфна корунду. Авторами были исследованы основные элементы-примеси (Be, Mg, Ti, V, Cr, Fe и Ga) в корундах из различных месторождений мира методом in situ масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и лазерной абляцией (LA-ICP-MS). Максимальные количества этого элемента достигают в корундах магматического генезиса, самые большие величины Ga были зафиксированы авторами в корундах Ильменогорского комплекса и составляют 370 мкг/г. Обнаруженные содержания галлия в корундах c этого объекта почти в 25 раз выше кларковых значений. Кроме того, анализ литературных данных показал, что Ильменогорский корунд содержит наибольшее количество галлия среди первичных месторождений синего корунда в мире.

По данным авторов концентрация галлия в нефелине подстилающих уртитов апатит-нефелиновых пород Хибинского месторождения составляет 50 г/т. При этом в России более 70% добычи Ga происходит именно за счет апатит-нефелиновых руд со средним содержанием элемента около 24 г/т. Таким образом наиболее перспективным источником галлия среди алюминий-содержащих минералов России является корунд Ильменогорского комплекса.

Экспериментально определена растворимость SnO_2(к) (касситерит) в растворах H₂O-HF±NaF при 25 (1 бар) -250°С (Р_нас.). При 250°С несколько опытов выполнено в растворах HClO₄ и NaOH. В растворах HF основными комплексами Sn(IV) являются гидроксофторидные HSnO₂F_(р-р) (Sn(OH)₃F_(р-р)) и SnOF_2(р-р) (Sn(OH)₂F_2(р-р)), последний преобладает при температуре 200 °С при высоких концентрациях HF вплоть до 1m [моль·(кг Н₂О)^-1] и является основным гидроксофторидным комплексом Sn(IV) при t > 300 °С. В щелочных фторидных растворах главным является комплекс SnO₂F^- (Sn(OH)₄F^-). Путём согласования новых экспериментальных данных с литературными рассчитаны значения стандартных термодинамических свойств и параметры уравнения модели HKF (Хелгесон-Киркхэм-Флауэрс) для гидроксофторидных комплексов Sn(IV) и комплекса SnO_2(р-р) (Sn(OH)_4(р-р)), пригодные для моделирования переноса олова до 500 °С, 5000 бар с возможностью экстраполяции на более высокие PT параметры. Растворимость касситерита в кислых фторидных флюидах резко возрастает при увеличении температуры: рост температуры от 100 до 400 °С приводит к более чем десятикратному росту растворимости, которая при 400 °С, 500 бар достигает 20 ppm при общей концентрации фтора 1 мас.%. В восстановительных условиях зависимость растворимости от температуры будет выражена сильнее за счёт образования комплексов Sn(II) при сверхкритических температурах.

Впервые детально изучены минералогические особенности рудного золота, извлеченного из протолочки существенно кварцевой породы с включениями зерен калиевого полевого шпата и плагиоклаза Билляхской зоны тектонического меланжа Анабарского щита. Рудная минерализация представлена халькозином, борнитом, халькопиритом, теллуридами Au, Ag, Cu и Pb. Самородное золото характеризуется средней и высокой пробностью и элементами-примесями: Hg (до 0.15%) и Cu (0.4-7.87%). Установлено, что его основная часть представляет собой симплектитовые срастания с теллуридами Au – калаверитом и креннеритом. В этих срастаниях определены включения халькозина, борнита, алтаита, теллуровисмутита, риккардита, петцита и клаусталита. Обнаружение низкотемпературной золото-теллуридной ассоциации в минеральных парагенезисах оруденелых пород и в качестве включений в самородном золоте позволяет предположить о выявлении продуктов позднего эпитермального этапа золото-медно-порфировой системы. На основе изучения минеральных включений в россыпном золоте обосновывается генетическая связь россыпей золота ближнего сноса, выявленных на Хаптасыннахском участке, с исследованными рудами.

Цель: Наиболее детальное седиментологическое и стратиграфическое взаимоотношение отложений позднекриогенского (вендского) ледниковья марнинской свите  Присаянья.

Метод: литофациальный анализ и полевая корреляция отложений.

Рассмотрено взаимоотношение отложений и их ассоциаций в нижней части ранневендской (позднекриогенской) марнинской свиты оселковой серии Присаянского осадочного бассейна Сибирской платформы. Главный метод сопоставления генетически разнообразных отложений – литофациальный анализ и корреляция последовательных разрезов, связывающих отложения в системы.

Результаты: В позднекриогенском (ранневендском) ледниковье установлено четыре этапа осадконакопления: (1) пермафроста и термокарста, (2) оледенения, (3) начального оттаивания ледника и образования наледных застойных озер с пакетом «покровных» доломитов, (4) полного регионального оттаивание ледника и формирование гляциофлювиальных конусов выноса. Ключевыми элементами корреляции были курумовые брекчии, возникшие на первом этапе в результате подъема палеоконтинента и его «сухого» замораживания, и тиллиты.

Выводы: Предвендское несогласие формировалось в нескольких стадий: общего поднятия и площадной денудации кратона, сползанием курумов, термокарстовым растворением карбонатных пород рифея, экзарацией ледником, эрозией гляциофлювиальными речными потоками.  Отложения карбонатной платформы, которая перекрывает гляциофлювиальные конусы выноса, отнесены к эвстатическому типу времени начала эдиакарской глобальной дегляциации.

Проанализировано распространение органикостенных микрофоссилий и ихнофоссилий в разрезе скв. Кобрин-1к, пробуренной на востоке Подлясско-Брестской впадины Беларуси. В рытской и страдечской свитах обнаружены две ассоциации ископаемых остатков (I с Teophipolia lacerata – Ceratophyton sp. и II с Retiranus cf. balticus – Sokoloviina costata – Ceratophyton sp.) ровенского–лонтоваского возраста нижнего кембрия. Полученные новые данные заметно расширяют палеонтологическую характеристику разреза, что актуально для биостратиграфических исследований, направленных на расчленение и обоснование возраста переходных толщ венда–кембрия Восточно-Европейской платформы.

В результате обобщения данных магнитной съемки пяти экспедиций на полигоне в районе глубоководной скважины 216 DSDP впервые построена детальная карты аномального магнитного поля (∆Ta) экваториального участка Восточно-Индийского хребта. На основании ее анализа и интерпретации сделаны новые выводы о тектоническом строении и эволюции структур в пределах исследованного полигона и установлены границы линейных магнитных аномалий. Впервые показано, что спрединговые линейные магнитные аномалии C31r и C32n.1n не обрываются в основании Восточно-Индийского хребта, а продолжаются из прилегающих котловин в его пределы. Рассчитанная по этим аномалиям скорость спрединга для осевой части хребта оценивается в 45 мм/год. В котловине Вартон уточнено положение субмеридиональной разломной зоны 90° в.д., вдоль которой происходит разрыв и смещение осей линейных магнитных аномалий.

Представлены результаты магнитостратиграфических исследований верхнего мела Западной Сибири. Региональный магнитостратиграфический разрез верхнего мела этой территории разработан путем сопоставления и увязки опорных разрезов верхнего мела юга Западной Сибири, ее центра и севера. Достоверность палеомагнитных данных определялась возможностью выделить первичную компоненту естественной остаточной намагниченности и структурным сходством разработанной шкалы с мировой шкалой магнитной полярности. Геомагнитное поле верхнего мела в период от верхнего альба до нижнего палеоцена продолжительностью приблизительно 38 млн. лет, восстановленное по векторам естественной остаточной намагниченности, испытало 5 инверсий (на уровне границ магнитозон) и зафиксировало 3 режима прямой и 2 режима обратной полярности. Региональный магнитостратиграфический разрез верхнего мела Западной Сибири включает пять магнитозон – три прямой N₁K_1-2(al₂-st), N₂K₂km₂, N₃K₂mt₂ и две обратной (R₁K₂km₁ и R₂K₂mt₁) полярности, сопоставленных с мировой шкалой магнитной полярности. Научное значение работы – впервые разработанный магнитостратиграфический разрез верхнего мела Западной Сибири. В прикладном отношении этот разрез позволит проводить локальную, региональную, межрегиональную и глобальную корреляцию разрезов и геологических событий, а также их датирование. 

Выполнены палеосейсмологические исследования в очаговой зоне Цэцэрлэгского землетрясения 9 июля 1905 г. с М=7.6-7.7. В изученных разрезах зафиксированы следы 3-х сильных землетрясений. По результатам исследования сейсморазрывов в канавах, кроме землетрясения 1905 г., за последние 3336–3454 лет здесь произошло 2 сильных разрывообразующих землетрясения. Предпоследнее событие датировано в разрезе деформированных пойменных отложений – 1309-1455 лет назад. Согласно полученным данным средний период повторяемости сильных землетрясений по Цэцэрлэгскому разлому составляет 1100-1300 лет.

Впервые выполнено детальное исследование инвазивных видов диатомовых водорослей в осадочном веществе Лофотенской котловины Норвежского моря. Материал для исследования собирали помесячно с помощью седиментационных ловушек в течение года (2017–2018 гг.). Всего установлено 11 инвазивных видов диатомовых водорослей, среди которых преобладали: Fragilariopsis oceanica, Podosira glacialis, Thalassiosira antarctica, Neodenticula seminae, Shionodiscus oestrupii и др. Применение многомерного анализа позволило выявить надежную взаимосвязь между внутригодовой изменчивостью вертикальных потоков инвазивных видов диатомовых водорослей и содержанием N, Р, С_орг и отношением Si/Al в осадочном веществе. Появление северотихоокеанского планктонного вида Neodenticula seminae в осадочном веществе Лофотенской котловины обусловлено его поступлением из моря Лабрадор вместе с водой мощного теплого Северо-Атлантического течения. Периодическое увеличение числа ледово-морских и ледово-неритических видов в Лофотенской котловине (незначительное с октября по декабрь и более весомое с марта по апрель) связано с сезонной изменчивостью ледяного покрова в Северном Ледовитом океане и выносом льда через пролив Фрама в субполярную Северную Атлантику.

Представлены результаты сейсмоакустических исследований шельфа Крыма, выполненные в 2018-2024 годах сотрудниками Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, с использованием сейсмоакустического и акустического профилографов. Проведенные исследования дали возможность детализировать положение морфоэлементов шельфа и склона, уточнить сейсмостратиграфическую привязку отражающих горизонтов, а также выполнить секвентстратиграфический анализ плейстоцен-голоценовой части разреза материковой окраины Крыма.

В результате сейсмостратиграфической и секвенсстратграфической интерпретации выполненных в 2018-2024 г.г. сейсмоакустических профилей на материковой окраине Крыма в интервале, соответствующему четвертичному периоду, были выделены трансгрессивно-регрессивные циклы и связанные с ними тракты высокого и низкого стояния уровня моря. Было показано, что регрессивно-трансгрессивные процессы существенно влияли на условия осадконакопления

Очистка грунтовых вод от соединений урана вокруг шламохранилищ предприятий ядерного топливного цикла (ЯТЦ) путем осаждения минералов группы апатита и/или непосредственно фосфатов урана(IV, VI) является перспективным подходом. В лабораторных экспериментах нами продемонстрирована эффективность стабилизации урана в твердой фазе Са-фосфатов при нейтрализации природно-техногенных стоков двух предприятий ЯТЦ растворами Na₂HPO₄ с удалением более 98% урана. Анализ осадка методами рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (XPS), рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM-EDS) подтверждает образование гидроксиапатита и минерала брушита CaH(PO₄)•(H₂O)₂. При идентификации степени окисления урана методом РФЭС наблюдалось наличие в них урана в степени окисления U⁴⁺, U⁵⁺ и U⁶⁺, причем U⁵⁺ составлял до 30-35 ат. %. Наше исследование является первым, демонстрирующим возможность иммобилизации урана в трех степенях окисления из нейтральных техногенных и модельного растворов, которая была реализована при нормальной температуре, без окислительно-восстановительных манипуляций и присутствия биоты. Подобные результаты ранее были получены лишь, наоборот, при окислении UO₂ до UO_2+x. При этом, в серии термодинамических расчетов показано, что осаждение U(VI) в атмосферных условиях (открытая система) может приводить к образованию поверхностных минералов с отчетливой гиперстехиометрией, включая U₄O₉ и U₃O₈.

Исследования проводились в 2010-2022 гг. в Белгородской области, входящей в состав Центрально-Черноземного экономического района и расположенной на юго-западных и южных склонах Среднерусской возвышенности. Цель исследований заключалась в анализе результатов мониторинга содержания органического углерода в почвах агроэкосистем в условиях широкомасштабной биологизации земледелия. В ходе исследования установлено, что черноземы типичные и выщелоченные в процессе длительного использования в земледелии потеряли 40.0-42.0% органического углерода по сравнению с аналогами естественных экосистем. В среднем по изучаемым подтипам черноземов слабосмытых снижение содержания данного параметра, по сравнению с несмытыми почвами пашни, составляет 14.5-16.4%. В генетическом горизонте В и верхнем слое горизонта С содержание органического углерода было ниже, чем в А_пах в 1.87-2.22 и 5.30-6.98 раза соответственно. В результате осуществления комплексных мероприятий, направленных на увеличение поступления органического вещества в почвы и снижения его потерь, средневзвешенное содержание С_орг в пахотных почвах области увеличилось на 0.174%, что соответствует накоплению 19.1 углеродных единиц/га. Между уровнями содержания в почвах органического углерода и легкогидролизуемого азота установлена прямая линейная зависимость.

Проведен анализ изменений метеорологических факторов риска на автомобильных дорогах в холодный период года за последние четыре десятилетия. На основе данных реанализа высокого пространственного разрешения ERA5-Land для автомагистралей М-1, М-4, М-11, М-12 и Р-21 в Европейской части России вдоль всех их протяженностей выполнены оценки повторяемости сильных снегопадов, переходов температуры воздуха через ноль градусов и метеорологических условий, характерных для гололедных явлений, для периодов 1980-1999 гг. и 2004-2023 гг. и разности между ними. Выявлены участки автодорог с повышенным воздействием метеорологических факторов. Наибольшее сокращение числа дней с сильными снегопадами наблюдалось на М-4 (на 12.4%), М-12 (6.3%) и М-11 (5%). Для ряда участков рассмотренных автодорог отмечается увеличение на 10-16% числа дней с переходами температуры через 0°C. Повторяемость дней с метеоусловиями, характерными для гололедных явлений, уменьшилась на М-4, но увеличилась на остальных автодорогах с наибольшим ростом на М-12 и Р-21. Наиболее заметное уменьшение повторяемости и интенсивности рассмотренных метеорологических факторов риска отмечено на участках М-4 на Северном Кавказе. Результаты исследования могут быть использованы при разработке мер по снижению рисков для автотранспорта, связанных с неблагоприятными погодными явлениями и с изменением их интенсивности и повторяемости при потеплении климата.