| Результаты этапа: 1. Геодинамический анализ строения и эволюции литосферы
Установлены основные геодинамические обстановки ультрамедленного спрединга. Показано, что ультрамедленный спрединг может проявляться в следующих геодинамических обстановках. 1) На спрединговых хребтах, сформированных при расколе континентальной литосферы. 2) При переходе от континентального рифтинга к ранней стадии океанического спрединга. 3) На ранней стадии формирования спрединговых хребтов при расколе океанической литосферы или при кинематической перестройке и перескоках оси спредингового хребта. 4) При затухании спрединга и отмирании спрединговых хребтов. 5) При продвижении спредингового хребта в пределы континентальной литосферы: а) в условиях влияния горячей точки, б) при наличии сдвигов, предшествующих спредингу. 6) В сдвиго-раздвиговых зонах трансформного типа: а) в транзитных зонах, сформированных между двумя спрединговыми хребтам; б) в сдвиго-раздвиговых зонах в пределах океанической; в) в зонах локального растяжения на фоне регионального сдвига, типа пул-эпарт. 7) В зонах активных континентальных окраин: при междуговом и задуговом спрединге.
Проведен геодинамический анализ строения рельефа Восточного хребта Скотия (ВХС), выявлены закономерности строения рельефа и морфоструктурной сегментации. Установлена связь рельефа с кинематическими и геодинамическими особенностями спрединга. С помощью численного моделирования показана возможность формирования на ВХС осевых магматических очагов.
Проведены эксперименты по моделированию структурообразующих деформаций на ВХС (25 эксп). Опыты показали, что при растяжении в модели формируется сегментация трещин на уровне нетрансформных смещений (НТС). При дальнейшем наращивании модельной литосферы НТС довольно стабильны несмотря на то, что спрединговая ось испытывает перескоки.
С помощью физического моделирования показано, что формирование сегментов схожих с природным аналогом происходило при условиях, когда толщина модельной плиты была на порядок меньше ширины рифтовой зоны (область ее прогрева). Для природы это соотношение должно составлять 2-3 / 15-30 км.
В глубоководных областях Центральной Арктики под разделом Мохо залегают крупные массы тяжелых пород – эклогитов. На это указывает анализ сейсмических и гравиметрических данных. На сейсмических профилях, пересекающих хребет Ломоносова, котловину Подводников и поднятие Менделеева, в осадочном чехле и в фундаменте отсутствуют структуры, свидетельствующие о растяжении коры. С конца эоцена до начала миоцена кора здесь подвергалась субаэральной эрозии, либо находилась вблизи уровня моря. Это означает, что она имеет континентальную природу. Ее быстрое погружение в раннем миоцене было связано с метаморфизмом габброидов в нижней части континентальной коры и их переходом в более плотные эклогиты.
Для объяснения новейших поднятий коры предложены два основных механизма. Первый механизм это замещение астеносферой более плотной мантийной литосферы, испытавшей резкое размягчение при поступлении флюида из нижележащей мантии. Он характерен в первую очередь для областей с фанерозойской литосферой, мантийная часть которой имеет высокую плотность. На это указывает значительный подъем кровли астеносферы, наблюдаемый, например, в Центральной Азии, в Западной Европе и на востоке Северной Америки.
Второй механизм – разуплотнение глубоко метаморфизованных пород основного состава в пределах земной коры в результате ретроградного метаморфизма. Он протекает при температурах 350-400 °С и также сопровождается поступлением в породы мантийного флюида. Этот процесс преобладает в областях с корой докембрийского возраста, например, на Сибирском и Африканском кратонах. Мантийная литосфера является там относительно легкой, и поэтому не может быть замещена астеносферой. Поверхность коры здесь интенсивно деформирована крутыми флексурами, отчетливо фиксирующимися на мелкомасштабных картах новейшей тектоники. Такие морфоструктуры имеют ширину в несколько десятков километров и обусловлены неравномерным разуплотнением пород по латерали вследствие диафтореза в пределах корового слоя. На Анабарском и Алданском щитах высота флексур достигает 0.5 км. Показано также, что имеет место сильная латеральная неоднородность послеледниковых поднятий на докембрийской коре Кольского полуострова. Они развивались в голоцене со скоростями порядка сантиметра в год. Такая неоднородность непосредственно указывает на существование в земной коре под данной областью слоя с сильно пониженной вязкостью. Диафторез широко проявлен и в областях с фанерозойской литосферой, где он часто приводит к дифференцированным новейшим поднятиям, величина которых изменяется на сотни метров и более на коротких расстояниях в десятки километров. Примером может служить сильно расчлененный рельеф Джунгарского Алатау, испытавшего поднятие до 3 км за последние 0,5 млн лет.
2. Эволюция осадочных бассейнов.
Проведены численные реконструкции истории погружения и изменения температуры пород Южно-Каспийского бассейна на этапе лавинного осадконакопления в плиоцен-четвертичный период развития бассейна (с использованием программного пакета моделирования бассейнов ГАЛО) и разработанной программы расчёта генерации углеводородов в рамках 3, 4 и 5-ти фракционной модели генерации углеводородов.
Были численно оценены времена генерации лёгкой и тяжёлой нефти, жирного и сухого газа породами майкопской и диатомовой свит, а также формации понта на этапе лавинного осадконакопления в плиоцен-четвертичный период развития Южно-Каспийского бассейна.
Дифференцированные новейшие поднятия на раннедокембрийских кратонах обуславливают завершающий этап в эволюции осадочных бассейнов – денудацию и эрозию осадочного чехла и фундамента. Поднятия происходят вследствие разуплотнения пород на относительно неглубоких уровнях коры. Главная причина этого – ретроградный метаморфизм, связанный с поступлением в кору больших объемов мантийного флюида. Поднятия, наложенные на складчатые пояса позднего докембрия и фанерозоя, обязаны своим происхождением другим процессам. Они протекают на более глубоких уровнях литосферного слоя, где происходит подъем кровли астеносферы и замещение плотной подкоровой литосферы веществом с пониженной плотностью. Реальность такого механизма подтверждается данными сейсмической томографии под областями новейших поднятий.
Проводился анализ палеонтологической летописи в типовых разрезах палеозойского чехла континентальных платформ Северной Евразии. Уточнена и существенно дополнена биономическая характеристика девонского бассейна во внутренней части Восточно-Европейского кратона. В частности, на материале первой находки двоякодышащих рыб из живетских отложений Центрального девонского поля описан новый вид Dipnotuberculus bagirovi sp. nov. (семейство Dipnorhynchidae). Это позволило расширить представления о палеобиогеографии прибрежно-морских и морских ихтиокомплексов.
3. Синергетический анализ природных процессов
Разработан алгоритм расчета энергии, выделяемой при получении вюртцита (ZnS), гаусманита (Mn3O4), арагонита (CaСO3) и кварца (SiO2).
4. Минерагенические модели формирования и размещения минеральных ресурсов
Подготовлена электронная версия рукописи «Океанические скарноиды-2», в которой дополнительно рассмотрены месторождения океанических скарноидов Калифорнии и Киргизии, а также проведены дополнения по отдельным важнейшим месторождениям Урала, Забайкалья и Сихотэ-Алиня. Рукопись.
Изучение геолого-геохимических особенностей магматических пород основного состава, полученных в ходе драгирования дна Северного Ледовитого океана, предоставило важную информацию для обоснования континентальной природы пород-источников в питающих провинциях. Интерпретация новых данных по U-Pb датированию цирконов из этих пород согласуется с такой точкой зрения и может послужить веским аргументом в пользу удовлетворения российской заявки на расширение национальной экономической зоны в арктической акватории.
С целью теоретического предсказания морфологии кристаллов проводилось экспериментальное и теоретическое моделирование в области структурной минералогии и кристаллохимии неорганических соединений. На основе оптимального набора параметров потенциалов межатомного взаимодействия, выработанного в ходе компьютерного эксперимента, предложена инновационная методика «комбинированного» подхода к расчету теоретического габитуса кристаллов – важнейшего диагностического и типоморфного признака минерала. Она учитывает как геометрические характеристики граней кристаллов, так и величины их поверхностной энергии. Значение предложенного подхода состоит в том, что на его основе было получено первое описание морфологии чистых минералов и изоморфных смесей. Для конкретных минеральных видов – александрита и хризоберилла данная методика обеспечила хорошее согласие теоретической и наблюдаемой в эксперименте огранки. В настоящее время методика адаптируется для расчета теоретических габитусов других минералов. Методы атомистического компьютерного моделирования применены для расчета свойств кристаллических поверхностей и равновесной морфологии природных соединений на основе корунда.
|
