Научный проект проведение комплексной экспедиции по изучению процессов вещественного массообмена в литосфере, гидросфере и атмосфереНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Научный проект проведение комплексной экспедиции по изучению процессов вещественного массообмена в литосфере, гидросфере и атмосфере
Результаты этапа: 1А) Геохимический отряд. Осетинская группа. В августе 2015 г. проведены полевые работы в Садонском рудном районе (Северная Осетия). В работах участвовали 5 человек (начальник отряда Д.А.Бычков). Проведен отбор проб палеозойских гранитов на расстоянии 50 и 100 м от рудного тела по квершлагу под жилу Гацировскую (шт. Надежда, месторождение Верхний Згид, 6 горизонт). Выполнены маршруты по коренным обнажениям пород буронской свиты на интервале высот от 1770 м до 1300 м, т.е. значительно выше и ниже уровня горизонта шт. 49 месторождения Джими (1520 м), по рудным зонам которой отобрано и исследовано максимальное количество проб рудных жил. Отобраны пробы вулканогенных пород осетинской свиты (J1). Все поставленные задачи выполнены. Отобраны пробы пород субстрата на значительном удалении от рудных зон месторождений Джими и Згид (докембрийские кристаллические сланцы буронской свиты, палеозойские граниты, юрские песчаники). Эти пробы будут проанализированы на широкий круг элементов, включая породообразующие и рудные, а также редкоземельные. 2. Построены новые термодинамические модели процессов жильного полиметаллического рудообразования при различных пропорциях участия пород Садонского района в формировании рудоносных растворов, основным материалом для верификации которых являются результаты полевых исследований. Исследование моделей формирования гидротермальных месторождений проводится по геохимическому и термодинамическому направлениям. Объектами исследования являлись месторождения Садонского рудного района (Сев. Осетия), большинство жил которых расположены в гранитах PZ 2-3 и редко в протерозойских кристаллических сланцах (специфика Джими), а также породах нижней юры. Ранее нами продолжено развитие метода опробования околожильного пространства (Борисов, Горева,1994; Борисов,1997, 2000b; Borisov, 2003). Опробование ведется вкрест простирания жильных тел на различных горизонтах в подземных выработках. Под землей проводится отбор сплошной полосы ориентированных монолитов вмещающих пород. Длина такого разреза составляет 2-3 метра от жилы. Отдельно отбирались пробы и образцы по жильному веществу, примыкающему к разрезу (ведется сплошное опробование жил). Исследования структуры распределения рудных и сопутствующих элементов в первичных ореолах на горизонтах месторождений Холст, Архон, Згид, Джими (37 сплошных разреза или около 1900 проб, отобранных с шагом 2-5 см по породам 14 рудных тел) показали, что более 75% представляют ореолы, где максимумы содержаний Zn, Pb и Cu сдвинуты в стороны от контактов жил на различные расстояния (Горева, 1994; Борисов, 1997, 2000). Эта и другие ранее отмеченные закономерности позволили считать, что при рудообразовании происходит эволюция рудоносных растворов, причем снижение концентраций или «безрудность» флюида по Zn, Pb, Cu происходила не синхронно для этих металлов. Предположение, что такое возможно при взаимодействии безрудных хлоридных растворов с гранитами садонского типа было обосновано расчетами (Борисов, Шваров, 1996,1998). Для выбранных условий, составов пород и растворов, характерных для изученных месторождений, выполнены расчеты, описывающие взаимодействие вмещающих гранитов и первичных углекисло-хлоридных растворов (Борисов, Шваров, 1996, 1998; Борисов, 2000). Установлено, что при взаимодействии безрудных растворов и гранитов происходит образование рудоносных растворов. Концентрации рудных элементов в них значительно возрастают во времени без какого-либо изменения внешних условий, что обусловлено уменьшением общего количества сульфидной серы в системе и падением ее содержания в равновесном растворе, и снижаются после полного выноса того или иного компонента из «материнского» гранита. Металлоносность растворов выщелачивания изменяется по мере протекания процессов мобилизации. Проведено изучение равновесно-динамических моделей формирования Pb-Zn жил выполнения при направленной эволюции составов исходных гидротермальных растворов, связанной с развитием зоны мобилизации. Модель жилы в расчётах представлена последовательными проточными реакторами. Волны (порции) раствора выщелачивания из зоны мобилизации постепенно проходят через все реакторы. Расчёты проводятся для 30-100 волн раствора выщелачивания, поступающего из зоны мобилизации. Число порций или волн раствора является относительной шкалой времени. Впервые предложены и реализованы в расчетах вероятные механизмы заполнения свободного трещинного пространства жилы (Борисов, Кудрявцев, 1999; Борисов, 2000a,b; Borisov et al., 2002; Borisov, 2003): модель послойного отложения - VL; модель реакционного отложения - VR; реакционно-слоевая модель - VRL. Верификация результатов моделирования показывает, что слоевой или реакционно-слоевой с небольшой степенью переработки, механизмы являются основными при формировании реальных рудных тел. Материалы по закономерностям распределения Fe, Zn, Pb, Cu, Cd, Sb, As, Ag и Mn по сплошным разрезам через жилы позволяют не только провести верификацию результатов моделирования, но определить внутренние и внешние параметры системы, интервал продуктивного оруденения и др. Детально изучены полиметаллические жилы и апофизы рудной зоны Бозанг (Джими, шт. 47). 1Б) Геохимический отряд. Камчатская группа. Для отбора проб конденсата из источников была разработана специальная установка, которая позволяет производить отбор парогазовой смеси максимально корректно, не внося искажениий из-за загрязнения каплями жидкой фазы или частичной конденсации пара. Время опробования одного источника составляет 2 часа. Метод отбора проб показывает хорошую воспроизводимость. Для ее определения были отобраны последовательно по 2 пробы из одного источника. Содержание бора в них различается не более чем на 10%, притом, что между пробами из разных источников различается на порядки. Для определения достоверности отбора проб была поставлена серия опытов. Результаты показали, что коэффициенты распределения близки к определенным в экспериментах других авторов (Стырикович и др., 1960) и не зависят от состава раствора. Загрязнение конденсата каплями жидкости составляет менее 0.1%. В ходе экспериментальных исследований установлено, что растворимости ряда труднолетучих соединений в газовой фазе существенно превышают оценки, выполненные с использованием имеющихся термодинамических данных (Pokrovski et al., 2002, Бычков, 2003). Это может быть объяснено присутствием в определенных условиях дополнительных сольватных газовых форм, аналогичных комплексным соединениям в водных растворах. Условия доминирования таких форм - повышенные давления и температуры, характерны для гидротермального процесса. Определение газового переноса компонентов в современных низкотемпературных гидротермах ранее практически не проводилось. Это связано как с недостаточно отработанной методикой отбора проб, так и с отсутствием теоретического обоснования этого процесса. Появились определенные результаты, позволяющие по-новому поставить эту проблему. Среди таких результатов - новые экспериментальные данные по переносу As, Sb, Ag, Au, Cu, Cd и некоторых других элементов в парогазовых растворах (Бычков, 2003, Ткаченко, Бычков, 2003). Исследования гидротермальных систем Камчатки показали, что если для одних систем распределение компонентов между газом и жидкостью соответствует экспериментальным данным, то для других - наблюдается аномальное содержание ряда элементов. Эти содержания намного превышают загрязнение пробы флегмой (каплями раствора). Так, для гидротермальной системы кальдеры Узон распределение бора между газом и жидкостью соответствует экспериментальным данным (Бычков, Николаева, 2003), а для источников Академии Наук было обнаружено существенное обогащение бором газовой фазы. Конденсаты, отобранные по той же методике, содержат бора в 5-10 раз больше, чем вода из источника. На сегодняшний день у нас нет достаточных данных, чтобы объяснить этот феномен. Аналогичные явления обнаружены для ряда других элементов. 1В) Геохимический отряд. Восточно-Европейская группа. Проведены исследования по определению группового состава микроэлементов – гидролизатов и растворенного органического вещества с выделением устойчивых групп элементов в полученных методом каскадной фильтрации пробах. В течение последнего десятилетия мы разработали теорию и практику процессов выделения размерных фракций при фильтровании и диализе водных растворов через пористые мембраны, адсорбции металлов на различных органических и неорганических сорбентах для изучения физико-химических характеристик форм нахождения и комплексов микроэлементов в природных водах при анализе размерных фракций методами электрохимии, атомной абсорбции и ИСП-МС. В эти годы на территории среднего течения р. Клязьма (Московская и Владимирская области) как района с контрастными антропогенными нагрузками проводились лабораторные и полевые исследования атмосферных выпадений, вод, донных осадков, различных фракций придонных и влекомых взвесей, гидроморфных почв и оподзоленных почв другого генезиса, техногенных грунтов. Результаты работ показали фоновый, техногенно не загрязненный характер водосборных бассейнов рек Сеньга, Поля и Б. Ушма, т.е. правых притоков р. Клязьма, дренирующих Мещерскую низменность. Для бассейна озера Ципринга в Северной Карелии выявлена зависимость микроэлементного состава элементов-гидролизатов водотоков не только от уровней содержания ОВ, растворенного и взвешенного, но и от вариаций окислительно-восстановительных условий, источников поступления органического вещества. 3) Карело-Кольский геохимический отряд. В 2015 году выполнены следующие полевые работы и исследования: 1. Отбор проб почвенных растворов с помощью микродиализных ячеек в полевых условиях из различных почвенных горизонтов: оторфованых, высокогумусовых, глеевых и ожелезненных для получения сравнительных характеристик образцов. 2. Изучение форм нахождения металлов в водах методами ультрафильтрации и разделения на ионообменных смолах (на примере поверхностных вод первичной гидрографической сети Северной и Центральной частей России). 3. Проведение экспериментальных исследований по фотодеструкции и биодеградации РОВ природных вод (почвенных вод, вод верховых болот, малых рек и озер) при различных длинах волн и интенсивностях облучения в лабораторных и полевых условиях. 4. Определение изменений оптических параметров РОВ под влиянием солнечной инсоляции и расчет констант скоростей реакции фотодеструкции для различных объектов. 5. Идентификация и количественный анализ продуктов фотодеструкции РОВ (в первую очередь, низкомолекулярных органических соединений) поверхностных вод методами высокоэффективной жидкостной и ионообменной хроматографии. 6. Оценка изменений форм соединений металлов при деградации металлорганических комплексов различных размерных фракций (от 1 мкм до 1 кДа). Полученные в результате проведенного комплекса исследований данные позволяют нам оценить скорости процессов деградации РОВ, а также идентифицировать продукты реакции фотодеструкции, определить изменение форм металлорганических комплексов для различных геохимических ландшафтных обстановок. В ходе этих работ впервые получены данные по изменению состояний металлов в цепи последовательных превращений органических лигандов под действием солнечной инсоляции и биодеградации. В 2004 - 2006 годах нами были начаты работы по водным объектам Северной Карелии в районе кристаллического массива Кивакка и бассейна рек Палойока и Таванга. В ходе этих работ нами были получены предварительные данные по уровню концентраций металлов и микроэлементов в различных водных объектах, оценена возможность более углубленного полевого исследования поверхностных вод с применением полевых, лабораторных и экспериментальных физико-химических методов. Благодаря систематической работе на этом объекте в течение последних десяти лет, литология водосбора является очень хорошо изученной, что обеспечивает надежную информационную базу при исследовании источников и путей миграции вещества в поверхностных водах. Наши исследования, проведенные во Владимирской области и в Карелии, показали, что содержания растворенного органического углерода характеризуются величинами 15 мг/л для озер и 20 мг/л для притоков, дренирующих типично болотные ландшафты причем всегда преобладает легко окисляемая фульватная органика как продукт частичной деструкции более сложных молекул гуминовых поликислот. Наибольшее количество органического вещества в пробах болотной воды находится в пределах размеров частиц 0,45 мкм - 100 мкм и <1 кДа, при сопоставимости интервалов крупности [0,45 мкм - 100 мкм] и [0,0014 мкм (1 кДа) - 0,45 мкм]. Значимое количество ОВ присутствует в области перехода от гуминовых к фульвокислотам (от 1 кДа до 10 кДа). В пробах среднего течения р. Палойоки (Карелия) преобладает ОВ с размером частиц <1 кДа и составляет 66% от общего количества Сорг. Второй по вкладу в ОВ является фракция (0,22 мкм - 100 мкм), где доля С орг. составляет 19%. Основной вклад органического вещества почв представлен низкомолекулярными соединениями, в основном фульвокислотами, фильтрующимися с грунтовым питанием, поступление высокомолекулярных гуминовых кислот вызвано плоскостным смывом. Мониторинг проб, хранящихся в темноте в течение около 1 года, показал неизменность их оптической плотности, что свидетельствует о сохранности РОВ в этих условиях. При этом в пробах фильтратов хранящихся на свету в первый период наблюдается уменьшение оптической плотности на 20 – 40%, свидетельствующее о деградации РОВ. Эти исследования позволяют решать вопросы кинетики трансформации РОВ в речном стоке. Выделяются три группы элементов по корреляции с ОВ. Распределение большинства элементов в последовательных фильтратах при каскадной фильтрации хорошо корреллирует с содержанием ОВ в размерных фракциях. При значительных вариациях концентрации РОВ по отдельным точкам пробоотбора в большинстве случаев наблюдается преобладание количеств микроэлементов, связанных при адсорбции в комплексы со взвешенным ОВ над растворенным, в первую очередь для элементов – гидролизатов. Агрегация РОВ является фактором перехода растворенных микроэлементов во взвесь и определяет их поведение в речном стоке. 4) Восточноарктический геокриологический отряд. С конца 90-х годов мы проводили криолитологические и стратиграфические работы на Новосибирских островах и севере Яно - Индигирской низменности. В 2006 и 2009 гг. нами была опубликована стратиграфическая схема средненеоплейстоцен - голоценовых отложений для Яно-Индигирской низменности, отсутствовавшая до настоящего времени, и намечена ее корреляция со стратиграфической схемой Новосибирских островов. Работы по изучению эволюции термокарстовых лагун проводятся Восточно-арктическим отрядом с 1999 г. (с перерывами) и каждый полевой сезон заставляет по-новому рассматривать проблему. Результаты буровых работ 2013-2014 гг. выявили неожиданные черты строения отложений Ивашкиной лагуны, что заставило уделить внимание особенностям динамики солености и температуры воды в лагунах, колебаниям уровня воды в них. Для изучения этих вопросов были запланированы полевые работы 2015 г. В ходе экспедиции 2015 г. планируемые работы выполнены частично. Полевые работы проводились только в пределах Ивашкиной лагуны, т.к. в течение всего августа 2015 г. в губе Буор-Хая сохранялся аномально низкий уровень воды вследствие постоянных сгонных ветров. В результате этого подходы к лагунам Корякинская и Уомулляхская оказались настолько осушенными, что в них невозможно было пройти на лодке. Пересохла протока, соединяющая лагуну Песцовую с морем. С большими усилиями удалось перетащить лодку через мели из моря в Ивашкину лагуну. Здесь не удалось поднять логгер и термокосу, поставленные на скважине 5D-13 в центре лагуны весной 2013 г., т.к. 4-х метровая обсадная труба, в которой находился логгер, оказалась поломанной льдом во время весеннего ледолома и сильно замыта донными осадками. Плавучести лодки длиной 4.6 м не хватило, что поднять трубу к поверхности воды. В результате полевых работ был найден второй логгер, установленный на дне Ивашкиной лагуны в середине сентября 2014 г., для режимных измерений температуры, солености и уровня воды в лагуне. Способ его установки на дне оказался удачным: логгер был найден и поднят. Он оказался в хорошем состоянии, и все результаты измерений были переписаны с логгера, а он сам установлен обратно на дно для продолжения измерений. Установка новых логгеров аналогичного типа в других лагунах не была произведена, т.к. используемые логгеры имеют канадское происхождение, и цена одного логгера в настоящее время составляет около 170000 руб. 5) Камчатский инженерно-геологический отряд. Полевые работы проходили на трех объектах Южной Камчатки: 1. Ягоднинское цеолитовое месторождение; 2. Золоторудное месторождение Больше–Банно -Карымшинского района; 3. Больше - Банная гидротермальная система. На Ягоднинском месторождении в результате маршрутных исследований собрана коллекция вулканогенных пород кремнекислого (туфы, перлиты, риолиты, дациты, игнимбриты) и средне-основного состава (андезиты, базальты) для дальнейшего лабораторного изучения их физико-механических свойств (100 образцов). Коллекция образцов характеризует геологический разрез района, охватывая все основные стратиграфические единицы, и включает полный спектр гидротермальных преобразований – от неизмененных до полностью переработанных пород (вплоть до цеолитовых метасоматитов). В частности, отобраны: 1) коллекция образцов перлитов, образующих последовательный ряд - от практически свежих обсидианов до сильно гидратированных, измененных перлитов; 2) образцы туфов, в различной степени цеолитизарованных; 3) образцы эффузивов основного и среднего состава, среди которых присутствуют как неизмененные пористые разности, так и с миндалинами (в начальной стадии их образования). В Банно-Карымшинском районе отобраны: 1) образцы туфов разной степени окварцевания (вплоть до вторичных кварцитов); 2) образцы вулканогенных пород (игнимбриты, андкзиты, риолиты, туфы), характеризующие геологический разрез района. Отдельно проводились работы на термальном поле Больше-Банной гидротермальной системы: 1) отобраны образцы андезитов, изменяющихся до глин около термального источника; 2) отобраны монолиты гидротермальных глинистых грунов по разрезу шурфов на термальном поле и вскрывающиеся в борту реки; 3) проведены температурная съемка и зондирование ручным статическим пенитрометром. Всего за полевой сезон отобрано более 200 образцов и монолитов. Таким образом, поставленные задачи были выполнены. Анализ базы данных позволил выявить некоторые закономерности изменения свойств и структуры порового пространства пород под воздействием гидротермальных и региональных эпигенетических процессов. 1. Группа гидротермально измененных вулканогенных пород, сформированных в результате единого, но сложного и разнонаправленного процесса, объединяет ряд крайне разнообразных по петрофизическим свойствам пород – от легких, высокопористых, влагоемких, малопрочных цеолитовых пропилитов и гидротермальных аргиллитов до плотных, высокопрочных высокотемпературных пропилитов и вторичных кварцитов (Фролова и др., 1999; Ladygin et.al., 2000; Frolova et al., 2006; Фролова, Ладыгин, 2008). 2. Выявлены основные факторы, влияющие на петрофизические преобразования вулканогенных пород под действием термальных вод. К ним относятся особенности первичных пород, РТ - условия в системе, состав и рН раствора, фазовое состояние флюида, продолжительность взаимодействия раствор-порода. Ранее показан вклад каждого фактора в изменение свойств (Фролова, Ладыгин, 2008; Frolova et.al., 2009). 6) Рудно-минералогический отряд. По проекту РФФИ №13-05-00839-а. «Генетическая минералогия Pd-Pt-Au-Ag в норильских сульфидных рудах» выполнение целей определялось следующим: . Достигнута главная задача – изучение и сбор материалов по рудоносным интрузивам и сопряжённым с ними магматогенным сульфидным рудам и их низкоградно - метаморфизованным разновидностям Норильского рудного поля, а также сравнением материала по платиноидным, хромитовым и золоторудным месторождениям Урала (Норильское рудное поле, Средний и Южный Урал, Тува, Карелия, Крым. По техническим причинам проведение полевых работ на Полярном Урале и в Забайкалье в полевой сезон 2015 г. оказалось невозможным. Вместо этого, сравнительный материал получен по платиноидным, золоторудным и хромитовым месторождениям Тувы и Карелии, отчасти – Крыма. 1. Норильское рудное поле. Во время предыдущих экспедиционных работ нами собраны представительные коллекции горных пород и руд, которые будут базовыми для исследования генезиса минералов благородных металлов в медно-никелевых рудах сульфидных и малосульфидных, ликвационных, жильных и инъекционных. За предшествующие годы отработана и методика изучения этих руд, основа которой – электронная петрография и минералогия. Интересным элементом изучения уникальной палладиевой и платиновой минерализации норильских руд стало использование в качестве возрастных реперов золотых и золотосодержащих минералов. Для оценки условия формирования минералов благородных металлов начаты работы по изучению валентного состояния переходных металлов, входящих в их состав. 2. Дарасунское рудное поле. Во время предыдущих экспедиционных работ нами собраны представительные коллекции горных пород и руд, которые будут базовыми для исследования генезиса минералов золота в карбонат-сульфидно-кварцевых жилах. За предшествующие годы отработана и методика изучения этих руд, основа которой – электронная минералогия. 3. Кочкарское рудное поле. Во время предыдущих экспедиционных работ нами собраны представительные коллекции горных пород и руд, которые будут базовыми для исследования генезиса минералов золота в метаморфизованных в условиях амфибол-роговиковой фации сульфидно-кварцевых жилах, березитах и лиственитах. Отработана методика изучения этих руд, основа которой – это сравнительное изучение протолита и продуктов метаморфизма золото-кварцевых жил, золотоносных березитов и лиственитов, лиственитизированных лампрофиров. 7) Палеомагнитный отряд. 1. Для Карельского и Кольского кратонов получены; новые палеопротерозойские палеомагнитные полюсы (для возрастов 1.98, 1.88 и 1.75 млрд. лет); карта для эпохи палеопротерозойского перемагничивания Южной части Беломорского подвижного пояса (Онежская губа); выполнено суперкомпьютерное моделирование условий «двойного» перемагничивания пород в ходе коллизии «континент-континент». 2. В 2015 г. проведены экспедиционные работы в Горном Крыму, охватившие как центральные, так и прибрежные (Южный берег) районы. 3. В ходе палеомагнитного доизучения пермо-триасовых пород в районе г. Пучеж получены первые предварительные оценки фактора занижения наклонения, выполненные с помощью метода E/I. Отобрана представительная палеомагнитная коллекция (450 образцов) из пяти разрезов пермо-триасовых осадочных горных пород Оренбургской области: Самбуллак, Воздвиженка, Боевая Гора, Астрахановка, Зубочистка. Опробован разрез пермо-триасовых осадочных пород в пос. Недуброво в левом борту р. Кичменьга (Вологодская область), отобрано 150 образцов. Задачи выполнены полностью. Полевые работы предыдущих лет показали высокую перспективность ряда траппов для палеомагнитных исследований (траппы долины р.Маймеча). Так, нашими рекогносцировочными исследованиями пород правобоярской свиты показано наличие в них хоть и крайне слабого (в силу их минералогического состава), но надёжно выделяемого с помощью современной аппаратуры палеомагнитного сигнала. Обработка пилотной коллекции из 200 ориентированных образцов, отобранных из 44-х потоков верхнекоготокской свиты, показала, что она является уникальным объектом для исследования вековых вариаций геомагнитного поля и выделения пульсов магматической активности, для чего необходимо значительное (в 3-5 раз) наращивание статистики. Данные, полученные в ходе проводимой в настоящее время лабораторной обработки коллекций также указывают на их перспективность для магнитостратиграфических исследований. Кроме того, отсутствие современных и полноценных геохимических данных, а также крайне малое количество надёжных изотопных датировок, делает Маймеча-Котуйский район уникальным объектом для комплексных исследований. В настоящее время исследовательский коллектив имеет рекогносцировочную коллекцию палеопротерозойских пород пяти дайковых «роев» Северо-Западного блока Украинского щита и магматических комплексов Северного Прионежья, отобранных в ходе экспедиционных работ прошлых лет. Результаты обработки «пилотных» коллекций свидетельствуют о пригодности этих типов пород для палеомагнитных исследований (в ходе проведения ступенчатой температурной чистки минерала - носителя до точки Кюри в намагниченности выделена характеристическая компонента), что демончтрирует необходимость проведения дальнейших палеомагнитных, изотопных и микрозондовых исследований, подтверждающих первичную природу выделенной высокотемпературной компоненты при определении возраста приобретения породами такой компоненты намагниченности. Метод позволяет шире использовать палеомагнитные данные для реконструкций. 8) Геофизический отряд. Полевые работы геофизического отряда проведены в период 19.05.2015-20.06.2015. Получены уникальные низкочастотные магнитотеллурические данные в интересном, с научной и практической точек зрения, районе Балтийского щита. В результате обработки и интерпретации данных построена геоэлектрическая модель земной коры и верхней мантии, что даёт новую информацию о глубинном строении недр и происходящих в них процессах. За первые годы работы по гранту 13-05-00786 выполнены магнитотеллурические зондирования на профиле Выборг-Суоярви, пересекающем Ладожскую коровую аномалию. С учетом предварительной обработки и интерпретации этих данных, на третий (заключительный) год было выполнено несколько новых зондирований в ключевых местах, которые позволяют с большей уверенностью и детальностью выполнить углубленную интерпретацию. В гранте 15-05-08384 было предусмотрено проведение глубинных магнитотеллурических зондирований по профилю через Ромашкинское нефтяное месторождение. Участники проекта из Казанского университета и Альметьевского нефтяного колледжа, опираясь на большой опыт изучения региона с использованием комплекса геолого-геофизических данных, с помощью участников из МГУ, – осуществили проведение магнитотеллурических зондирований и интерпретацию получаемых данных. 9) Гидрогеологический отряд. Экспедиции были проведены в Архангельской и Томской областях. В составе гидрогеологического отряда принимали участие руководители и сотрудники следующих проектов РФФИ: № 14-05-00409_а Руководитель проекта – Поздняков Сергей Павлович, исполнители Лехов Владимир Алексеевич, Самарцев Всеволод Николаевич. «Модели долговременной миграции радиоактивных отходов в подземных водах: оценка чувствительности и достоверности прогнозов » №14-05-31325_мол-а. Руководитель проекта – Филимонова Елена Александровна, исполнитель Гоманюк Любовь Александровна. «Разработка методики моделирования компенсационных водозаборов в условиях сезонного дефицита речного стока». №15-05-00841_а Руководитель проекта Гриневский Сергей Олегович. «Ретроспективный анализ и прогноз влияния климатических изменений на формирование инфильтрационного питания и эксплуатационных ресурсов подземных вод методами геогидрологического моделирования» В Томской области работы проводились на полигоне глубинного захоронения Сибирского химического комбината, который располагается в 4 км от города Северска. Экспедиция принимала участие в отборе слабопроницаемых алеврито-пелитовых образцов из керна скважин E-150, Н-33 и Н-29. Данные скважины пробурены за пределами ореола распространения загрязнения, поэтому керны слабопроницаемых отложений имеют ненарушенное строение. В ходе экспедиции были отобраны 18 образцов: 9 по скважине E-150, 4 по скважине Н-33 и 5 по скважине Н-29 соответственно. Отобранные образцы слабопроницаемых отложений упаковывались полиэтиленовую пленку и помещались в вакуумные пакеты. Для предотвращения появления микротрещин в ходе транспортировки образцы дополнительно обертывались упаковочным материалом. В ходе экспедиции были отобраны 12 проб воды из тех же скважин, для определения химического состава и наличия интересующих компонентов, для создания термодинамической системы для моделирования процессов физико-химического массопереноса. Пробы отбирались в пластиковые герметичные пробирки и добавляли несколько миллилитров концентрированной HCl. В Архангельской области собраны и изучены материалы по геологическому строению и гидрогеологическим условиям Пермиловского месторождения подземных вод. Уточнены гидрологические характеристики гидрографической сети (рек Ваймуги, Илексы, Кеньги, Кямы) в пределах месторождения. Новые данные занесены в гидрогеодинамическую модель и проведено прогнозное моделирование комбинированной водозаборной системы 1. Миграция радиоактивного загрязнения в подземных водах и связанные с нею неблагоприятные воздействия на источники питьевого водоснабжения, поверхностные воды и биоту уже более чем 40 лет подвергается анализу, как в российской, так и зарубежной литературе. Несмотря на огромное количество публикаций, в настоящее время отсутствуют общепринятые подходы к долгосрочному прогнозированию распространения загрязнения в районе объектов захоронения радиоактивных отходов в геологическую среду, оценке чувствительности результатов прогнозов к исходным данным и достоверности прогнозирования. В частности на одном из полигонов закачки Сибирского химического комбината (СХК) к настоящему времени закачено более 43 млн. м3 общей активностью около 1 млрд. Kи. Обеспечение безопасности захоронения жидких радиоактивных отходов (ЖРО) основывается на прогнозировании миграции компонентов отходов в геологической среде, поэтому для оценки безопасности захоронения ЖРО необходимы геомиграционные модели, с помощью которых можно выполнять долгосрочные (на сотни и тысячи лет) прогнозы миграции загрязнения в подземной гидросфере. Подход к решению поставленной задачи по разработке геомиграционной модели заключается в сочетании экспериментальных и натурных исследований с численным моделированием полученных результатов и обобщением полученных данных. Нами проведятся детальные исследования на полигоне закачки Сибирского химического комбината. 2. Использование подземных компенсационных водозаборов в речных бассейнах с дефицитным поверхностным стоком обеспечит возможность организации надежного хозяйственно-питьевого водоснабжения, особенно в районах с напряженной водохозяйственной обстановкой. В Архангельской области остро стоит проблема качественного водообеспечения. В качестве решения проблемы водоснабжения предлагается использовать подземные воды Пермиловского месторождения подземных вод, разведанного в 1980-х, но неэксплуатируемого вследствие возможных неблагоприятных экологических последствий. Прогнозирование негативных последствий от подземного водоотбора на месторождении необходимо провести с привлечением новых геологических, гидрогеологических и гидрологических данных. Следующие задачи являются главными при решении проблем проектов в 2015г.: 1. Гидрогеохимическое опробование скважин мониторинга и водопроявлений в пределах зоны влияния Сибирского химического комбината (СХК). 2. Отбор образцов из интервалов закачки СХК. 3. Уточнение гидрогеологических и геологических условий Архангельской области, в том числе на Пермиловском месторождении подземных вод. 4. Сбор материалов по гидрологическим характеристикам (уровни, расходы) рек Кеньга, Ваймуга, Кяма. 5. Санитарно-экологическая характеристика р. Северная Двина 10) Центрально-Камчатский отряд. Экспедиционные работы 2015 г. проводились по тематике инициативных проектов №№ 14-05-00276, 14-05-31105, 14-05-31198 и 14-05-31385, выполняемых на ряде кафедр: минералогии, кристаллографии и кристаллохимии, а также петрологии, объединяемых общей идеей установления кристаллохимических и геохимических закономерностей процесса минерало-, петро- и рудогенеза в системах, связанных с современным и древним вулканизмом. В результате проведения работ получен большой объема новой информации по обстановкам нахождения, масштабам развития и особенностям строения (в т.ч. зональности различных типов) и генезиса проявлений эксгаляционной и постэксгаляционной минерализации. В первую очередь внимание было обращено на минералы рудных элементов и токсичных тяжелых металлов (Cu, Pb, Zn, Tl, Te, As, Se и др.), а также сульфатной серы, марганца и бора (борная и марганцевая минерализация на БТТИ открыта авторами проекта в ходе полевых работ 2012-14 гг.), парагенезисы, их эволюционные ряды. В ходе экспедиции собран, должным образом задокументирован в поле и камерально обработан новый каменный материал, который служит основой для проведения детальных минералогических (оптическая и электронная микроскопия, электронно-зондовый микроанализ, методы колебательной спектроскопии, термический анализ, онтогенетическое изучение), а затем и кристаллохимических (рентгенографическое изучение, рентгеноструктурный анализ) исследований. В течение последних 10 лет коллектив систематически работает по минералогии молодых и современных поствулканических образований, где кристаллизация происходит в основном из газовой фазы: пневматолитовых и фумарольных. Изучение минералов группы канкринита из полостей санидинитов Лацио и Везувия (Италия) привело к открытию трех ее новых членов – аллориита, бьякеллаита и баллираноита. По кристаллохимии и ИК-спектроскопии минералов группы канкринита с малыми элементарными ячейками были подготовлены и опубликованы обобщающие статьи. Детально изучались нами пневматолитовые минеральные ассоциации, связанные с позднеплейстоценовыми щелочными базальтами района Айфель в Германии. Здесь также установлены: новые титаносиликаты, шюллерит, лилейит, перрьерит-(La) и эммерихит; железистый разупорядоченный член группы кордиерита, ферроиндиалит; крайне необычный по составу член группы пирохлора с преобладанием Mn в крупнокатионной позиции – гидроксиманганопирохлор; ниобиевый аналог цирконолита, лаахит; водные алюмосиликаты, промежуточные по структуре между слоистыми силикатами и цеолитами – гюнтерблассит и хиллесхаймит. Протофазой для двух последних минералов является безводный высокощелочной алюмосиликат умбрианит, открытый нами в молодых щелочных вулканитах Умбрии (Италия). В фумарольных эксгаляциях вулканов Толбачик и Безымянный систематически исследуется ванадатная минерализация, открыты новые ванадаты: псевдолионсит, староваит, ярошевскит, григорьевит (Толбачик) и кокшаровит (Безымянный), установлена и детально изучена ранее неизвестная высокомедистая разновидность лионсита. Исследование сульфатной минерализации в фумарольных отложениях Толбачика позволило охарактеризовать новые минералы: крашенинниковит, кальциолангбейнит, вульфит, паравульфит, калиохальцит и выявить необычные для природных сульфатов типы катионного изоморфизма и упорядочения в их структурах. На толбачинских образцах впервые для природных объектов детально изучен и безводный KAl-сульфат - стеклит, ему «официально возвращен» статус минерального вида. Там же установлен первый природный безводный оксомолибдат меди – купромолибдит. В фумарольных эксгаляциях Толбачика установлена необычно богатая арсенатная минерализация, в т.ч. четыре новых безводных арсената: юрмаринит, эриклаксманит, козыревскит и поповит. Здесь же открыты два новых хлорида – обильный сангвит KCuCl3 и редкий, необычный в кристаллохимическом отношении хризоталлит K6Cu6Tl3+Cl17(OH)4*H2O – второй известный в природе собственный минерал трехвалентного таллия. Несмотря на то, что систематические исследования по минералогии возгонов фумарол Толбачика более 30 лет успешно ведутся коллективом специалистов из Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН и Санкт-Петербургского государственного университета, многие аспекты проблемы остаются плохо разработанными, в силу сложности и минералого-геохимического разнообразия объекта. Это с очевидностью показало обнаружение большого числа неизвестных ранее здесь минералов и даже новых типов минерализации, произошедшее уже за небольшой срок работ авторов настоящего проекта, включая полевые работы 2012 – 2014 гг. За период 2011-2014 гг нами только по минералогии фумарольных полей Толбачика опубликовано 10 статей в ведущих российских и международных журналах, а еще 4 приняты к печати в 2014 г. Задачи экспедиционных работ Центрально-Камчатского отряда в 2015 г. включали геолого-минералогические наблюдения с систематическим полевым документированием, сбором материала для минералогических, кристаллохимических и геохимических исследований современной фумарольной минерализации на Втором (главный объект) и Первом шлаковых конусах БТТИ (собственно эксгаляционные, высокотемпературные постэксгаляционные, а также низкотемпературные гипергенные минеральные парагенезисы). Проведено также исследование in situ условий кристаллизации минеральных ассоциаций в разных активных постэксгаляционных системах (от относительно высокотемпературных – более 350 C, до низкотемпературных, 30-70 C) для реконструкции эволюционных схем минералогенеза. Наши полевые работы, направленные на изучение минералогии и условий минералогенеза на активных фумарольных полях, порожденных вулканом Толбачик и характеризующихся очень широким видовым, химическим и структурным разнообразием минерализации при ее уникальном своеобразии и явно недостаточной изученности. Главный объект – это фумаролы Северного прорыва БТТИ (Большого трещинного Толбачинского извержения 1975-76 гг.), расположенные на шлаковых конусах в 15 км к ЮЮЗ от потухшего вулкана Острый Толбачик. Здесь расположены выходы газов фумарол окислительного типа с температурами от 30-70 до 450-480 С, с которыми связаны самые минералогически богатые в мире (как по общей массе вещества, так и по разнообразию минеральных видов) проявления эксгаляционной минерализации. В приповерхностных частях фумарольных зон осуществляется взаимодействие высокотемпературных сублиматов с атмосферными и биосферными агентами при температурах от 0 до 100 С, и возникают совершенно своеобразные гипергенные и «эндогенно-гипергенные» минеральные ассоциации. Всего здесь к настоящему времени установлено более 200 минералов. На этом объекте не только можно провести геолого-минералогические наблюдения и собрать представительный каменный материал, но и предоставляется уникальная возможность наблюдать in situ процессы минералообразования. Среди петрологических задач главными были отбор образцов лав с конусов прорывов Меняйлова и Набоко извержения 2012-2013 годов, лав конусов доисторических извержений и тефр из пирокластического чехла при петролого-геохимической характеристики магматической системы, активности вулкана Толбачик (при изучении расплавных включений в оливине и парагенезисов сокристаллизующихся минералов). Задачи полевых работ Центрально-Камчатского отряда в 2015 году включали, в первую очередь, минералогические наблюдения, документирование и сбор материала для изучения кристаллохимических и важных геохимических особенностей молодой фумарольной минерализации БТТИ (на Северном прорыве изучались собственно эксгаляционные, высокотемпературные постэксгаляционные и низкотемпературные гипергенные парагенезисы) и для петролого-геохимического изучения лав и пирокластического материала Толбачика. Было выполнено исследование in situ (методом полевой термометрии) условий кристаллизации минеральных ассоциаций в эксгаляционных и постэксгаляционных (100 - 450 C) системах БТТИ для реконструкции схем минералогенеза. 11) Крымско-Кавказский отряд. По теме проекта № 13-05-00242 выполнено биостратиграфическое изучение и радиоизотопное датирование, а также корреляция палеогеографических событий Понто-Каспия в четвертичное время. Проведен новый отбор полевых материалов и выполнены работы полевого отряда в сезон 2015 года на акватории Азовского моря и Керченского пролива, - связующего звена между Каспийским и Черным морями, планируется описание разрезов скважин. На Керченском и Таманском полуостровах проведено изучение естественных обнажений ряда горизонтов нижне-, средне- и верхнечетвертичных отложений. По проекту № 13-05-00745 прослежены изменения фаций и ихнокомплексов при переходе от обстановок подножья карбонатной платформы (кимеридж - титон) к обстановкам сравнительно мелкого пелагического бассейна (берриас – валанжин).

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".