Том 25, № 5 (2025)
Статьи
Минерагения современного континентального карбонатообразования на территории Пермского края
Аннотация
Объект исследования. Месторождения и проявления известковых туфов и гажи, родниковые воды с повышенной минерализацией (более 1 г/дм 3 ). Цель. Выявление особенностей минерагении континентального карбонатообразования. Материалы и методы. Анализ базы данных химического состава родниковых вод, составленной по результатам гидрогеологических съемок 1966–1992 гг. масштаба 1 : 200 000 на территории Пермского края и Каталога месторождений и проявлений полезных ископаемых Пермского края. Интерпретация цифровой модели рельефа для выявления неотектонических элементов. Результаты. Реконструирована минерагеническая модель континентального карбонатообразования, включающая: а) мобилизацию кальция подземными подами на поднятиях, сложенных карбонатно-сульфатными эвапоритами, и разгрузку подземных вод в прилегающих опускающихся блоках, благоприятных для медленного течения поверхностных вод; б) существенно хемогенное отложение субаэральных покровов известковых туфов на месте излияния родников, преимущественно биохимическое осаждение аквальных залежей гажи и торфогажи в обстановках озер, стариц и меандрирующих рек, благоприятных для жизнедеятельности растений и живых организмов. Выводы. Проведено районирование месторождений гажи и родников на неотектонической основе, показан наибольший вклад сульфатных кальциевых вод в формирование залежей агрокарбонатов, рассчитано максимально возможное количество хемогенного и биогенного карбоната кальция, которое может осадиться из отдельных родников за 100 лет, составляющее 0.0001–1 млн т.
Литосфера. 2025;25(5):1007-1022
1007-1022
К вопросу о взаимосвязи αAl-индексов и отношений ряда редких и рассеянных элементов – индикаторов состава пород на палеоводосборах (на примере глинистых пород рифея и венда Южного и Среднего Урала и Шкаповско-Шиханской впадины)
Аннотация
Объект исследований – глинистые породы (глинистые алевролиты, глинистые сланцы и аргиллиты) ряда стратонов рифея Башкирского мегантиклинория, а также венда Шкаповско-Шиханской впадины и Кваркушско-Каменногорского мегантиклинория. Метод исследований включал расчет по данным о валовом химическом составе глинистых пород величин αAl-индексов и анализ их корреляционных связей с отношениями (например, Th/Sc, (La/Yb)N и др.) ряда редких и рассеянных элементов – показателями состава пород на палеоводосборах. При этом любая статистически значимая корреляция величин альфа-индексов и индикаторных отношений считалась следствием контроля значений альфа-индексов со стороны состава пород палеоводосборов, и наоборот. Результаты. Установлено, что и для относительно небольших (7–8 анализов) аналитических выборок, и для средних (22 и более анализов) наблюдаются различные взаимоотношения между αAl-индексами и отношениями элементов – показателями состава комплексов пород, слагающих палеоводосборы. Выводы. Как и в случае многих других экзосферных литогеохимических индикаторов использование альфа-индексов без анализа влияния на них различных факторов не позволяет получить корректную информацию об интенсивности выветривания.
Литосфера. 2025;25(5):1023-1040
1023-1040
Урукульско-покровский риолит-трахириолитовый комплекс (Средний Урал): новые геохимические данные
Аннотация
Объект исследования. Породы урукульско-покровского риолит-трахириолитового комплекса в составе Алапаевско-Адамовской структурно-формационной зоны Восточно-Уральской мегазоны слагают неккообразные и дайкообразные тела среди ранне-среднедевонских вулканогенных и вулканогенно-осадочных отложений. Цель. Определение геодинамической обстановки формирования пород комплекса на основе изучения их изотопно-геохимических характеристик. Методы. Содержания петрогенных оксидов определялись рентгено-спектральным флуоресцентным методом на приборах СРМ-18 и EDX-900HS (Na2O), содержания редких элементов – методом ICP-MS на анализаторе ELAN 9000. Измерение изотопных отношений Rb и Sr проведено на мультиколлекторном масс-спектрометре с индуктивно-связанной плазмой Neptun Plus и термоионизационном масс-спектрометре Triton. Результаты. В составе комплекса выявлены редкопорфировые трахириодациты, трахириолиты и риолиты. Они являются высококалиевыми с калиево-натриевым типом щелочности, принадлежат железистой щелочно-известковой серии. Для них характерны высокие значения индекса насыщенности глиноземом (A/CNK). Породы обогащены Rb, U, Th, Pb, Zr, Y, имеют низкие концентрации Sr и лантаноидов. Обнаружено отличие химического состава пород комплекса (более высокая щелочность, повышенные концентрации Al и К, увеличенные содержания Cs, Rb, Ba, Hf, Ta, Zr) от состава ассоциирующих с ними обильнопорфировых риолитов рудянской толщи. На геодинамических диаграммах точки составов пород комплекса располагаются в поле постколлизионных образований, а значение Y/Nb может указывать на их плюмзависимую природу. Таким образом, предполагается формирование урукульско-покровского комплекса в условиях локального растяжения на этапе жесткой коллизии в ранней перми.
Литосфера. 2025;25(5):1041-1052
1041-1052
U-Th-Pb (LA-ICP-MS) датировки цирконов из песчаников басинской свиты ашинской серии венда Южного Урала и возраст пород питающих провинций
Аннотация
Объект исследования. Цирконы из песчаников басинской свиты ашинской серии венда в опорном разрезе по руч. Кукраук на Южном Урале. Цель. Определение возраста пород областей сноса по данным U-Th-Pb (LA-ICP-MS) датирования цирконовой кластики. Материалы и методы. Среди детритового циркона выделено три группы по окраске: бледно-розовые зерна преобладают (≈50%), а розовые и бесцветные зерна присутствуют в равной пропорции (≈20–30%). Циркон представлен преимущественно окатанными зернами и единичными кристаллами призматической формы. По данным катодолюминесценции, большинство зерен сохраняют следы зональности роста. Результаты. U-Th-Pb конкордантные возрасты 166 зерен циркона находятся в интервалах 996–1029, 1079–1110, 1152–1191, 1200–1234, 1250–1324, 1331–1370, 1416–1438, 1447–1557, 1573–1666, 1756–1806, 1824–1874, 1889–1979, 1987–2015, 2022–2074 и 2661–2729 млн лет. Отдельные зерна имеют конкордантные возрасты 579, 776, 2120, 2142, 2148, 2190, 2763, 2804, 2816, 2874, 2889, 2957, 3014 и 3203 млн лет. Выводы. В группе розовых зерен преобладает популяция циркона раннекарельского и архейского возраста, в бесцветных – раннерифейского, а в бледно-розовых – ранне- и среднерифейского. Среди зерен детритового циркона из песчаников басинской свиты присутствуют цирконы с датировками 776, 1350–1800, 2000–3200 млн лет, отвечающими возрасту местных уральских источников. Для обломочного циркона с датировками 996–1320 млн лет источники сноса среди местных питающих провинций не выявлены, но известны в пределах Свеко-Норвежской области на северо-западе Восточно-Европейской платформы, что позволяет рассматривать в качестве источников цирконовой кластики магматические породы гренвильского (950–1220 млн лет) Свеко-Норвежского орогена. Источником циркона с датировкой 579 млн лет, близкой к возрасту цирконов из туфовых прослоев в самой басинской свите, мог быть пепловый материал эксплозивной деятельности вулканов.
Литосфера. 2025;25(5):1053-1073
1053-1073
Петрогенезис и геодинамический режим монцонитовых и гранитовых массивов Балбукского ареала (Южный Урал) по данным валовой геохимии, Sr-Nd изотопии и Rb-Sr геохронологии
Аннотация
Объект исследования и актуальность. На государственных геологических картах в зоне северного замыкания Магнитогорской мегазоны и граничащей с запада зоне Главного Уральского разлома выделен балбукский комплекс, включающий многочисленные интрузии монцонит-сиенит-гранитового состава. Их изотопный возраст, определяемый в разное время и разными методами (K-Ar, Rb-Sr, Pb-Pb, U-Pb) варьирует от 363 ± 21 до 250 ± 5 млн лет, что требует более тщательного анализа. Вещественный состав этих гранитоидов изучен слабо, в связи с чем происхождение комплекса и его геодинамическая позиция трактовались неясно. Методы. Для определения химического состава пород привлечены рентгенофлуоресцентный анализ и масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Sr-Nd изотопия пород изучалась при помощи термоионизационной масс-спектрометрии. Результаты и выводы. Представлены результаты минералого-геохимического изучения с привлечением Sr-Nd изотопии монцонитоидов и гранитоидов нескольких средних и мелких массивов Балбукского ареала (Шариповская группа, Балбук, Аушкуль и Каматал). Геохимические особенности и Sr-Nd изотопные данные (ISr = 0.70355–0.70422, εNdt = +3.95) позволяют связать источник магм монцонитов с проработанной субдукционными флюидами корой Магнитогорского островодужного террейна, включающей метабазиты офиолитовых ассоциаций и континентальной окраины. Основной источник гранитоидов ((87Sr/86Sr)t = 0.70355–0.70739, εNdt = +3.5…+4.8) – метаосадочные породы Магнитогорского террейна. Особенности распределения в породах различных элементов отражают сложное фракционирование исходных расплавов, а также различные условия их возникновения. Получены две Rb-Sr изохронные датировки – для монцонит-порфиров из малого массива Шариповской группы (354.2 ± 1.4 млн лет) и гранит-порфиров массива Каматал (304 ± 29 млн лет). Возрастные данные позволяют их увязать с датировками других гранитоидов северной части Магнитогорской мегазоны (Ахуново-Петропавловский, Верхнеуральско-Кассельский ареалы) и выделить здесь дискретные этапы монцонит-сиенитового (363–346 млн лет) и субщелочного гранитового (307–294 млн лет) магматизма. Монцонит-сиенитовый магматизм связан с ранней деструкцией позднедевонско-раннекаменноугольного аккреционно-коллизионного орогена, а гранитовый магматизм фиксирует начало развития Уральского коллизионного орогена. Полученные данные показали, что объединение всех типов гранитоидов в единый комплекс неправомерно и следует выделить Балбукский ареал как один из центров длительного мантийно-корового взаимодействия.
Литосфера. 2025;25(5):1074-1103
1074-1103
Физико-химические модели низкотемпературного взаимодействия морской воды и базальтового стекла в присутствии CO2 и CH4
Аннотация
Объекты исследования. Морская вода, базальты и продукты их преобразования. Цель. Оценить особенности поведения химических элементов, минеральных парагенезисов и условий минералообразования при низкотемпературном взаимодействии базальтов с морской водой, в том числе при дополнительном поступлении в систему растворенных CH4 и СО2. Метод. Физико-химическое моделирование взаимодействия морской воды и базальтового стекла выполнялось в программном комплексе “Селектор” в закрытых системах в связи с изменением параметра ξ = –lg(морская вода/базальт – Sw/Bs). Результаты. По данным физико-химического моделирования процесса взаимодействия базальтовых стекол с морской водой (закрытая система) во флюидодоминирующей части модели (ξ > 3) в окислительных условиях отлагаются кварц, гетит, селадонит, шабазит, манганит и гиббсит. По мере нарастания относительного количества прореагировавшего базальта (ξ < 3) снижается Eh, гетит сменяется гематитом и магнетитом в ассоциации с пиритом, сапонитом, хлоритом и цеолитами. При добавлении в систему CH4 на стадии раннего диагенеза в слабощелочных (pH ≈ 10) и восстановительных условиях (Eh < 0) кварц, гетит и манганит не отлагаются, появляются брусит, хлорит, хризотил и пирит при низкой концентрации Fe в растворе. На стадии позднего диагенеза в щелочных условиях (pH > 10) значительная часть Si и небольшая часть Fe переходят в раствор, при этом, кроме сапонита, хлорита, селадонита, хризотила и цеолитов, в системе доминируют пирит и магнетит. Поступление CO2 (1 моль/л) в систему существенно меняет картину модели: на ранних этапах (ξ > 5) отлагается лишь халцедон в кислых (pH < 3) окислительных (Eh = 1) условиях. При пониженных значениях Eh в кислых условиях (ξ = 2–3) в раствор переходят повышенные количества Fe и Al, содержания которых резко снижаются в нейтральных и слабощелочных (pH > 8) восстановительных условиях позднего диагенеза. На этой же стадии доминируют силикаты магния, магнетит, пирит и гематит, однако оксиды железа не образуют рудных концентраций в твердофазных продуктах реакций. Вывод. В целом полученные парагенезисы соответствуют природным продуктам диагенеза вулканических стекол базальтового состава.
Литосфера. 2025;25(5):1104-1119
1104-1119
Геохимия вторичных кварцитов и проблема литиевого обогащения ассоциируемых с ними пород о-ва Б. Тютерс (Финский залив, Россия)
Аннотация
Объект исследования. Изучены особенности распределения малых, в том числе и редкоземельных, элементов во вторичных кварцитах и ассоциирующих с ними породах о-ва Б. Тютерс. Рассмотрены собственно вторичные кварциты, кварцевые жилы в них и разнообразные железоглиноземистые метасоматиты – потенциальные источники полезных ископаемых. Материалы и методы. Изучение состава минералов и структуры вторичных кварцитов проводилось на сканирующем электронном микроскопе JSM-5610LV в ИГЕМ РАН. Иccледование U-Pb изотопной системы зерен циркона из двух проб вторичных кварцитов выполнены в ЦКП ЛХАИ ГИН РАН с помощью масс-спектрометра “Элемент-2”. Редкие элементы определялись методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ИСП-МС). Результаты. Показано, что при формировании вторичных кварцитов происходит вынос не только макрокомпонентов, но и избирательный вынос большинства микроэлементов, часть из которых могла концентрироваться в железоглиноземистых метасоматитах. Распределение редкоземельных элементов в этих породах относительно единообразно: (La/Yb) n = 5–14, Eu/Eu* = 0.3–0.6, а сумма REE в железоглиноземистых метасоматитах на порядок больше, чем в кварцитах. Особенно интересно поведение лития, концентрации которого достигают 420 г/т в железоглиноземистых метасоматитах. Выводы. Полученные результаты позволяют говорить о принципиально новом типе литиевого обогащения, связанного с геохимически малоизученной формацией вторичных кварцитов. Только хром и особенно молибден и медь имеют повышенные концентрации в изученных кварцитах, что может косвенно свидетельствовать о геодинамической обстановке формирования комплекса пород на о-ве Б. Тютерс, напоминающей современную островодужную ситуацию или постскладчатый орогенез, в которых сконцентрированы основные запасы лития солары (соленые озера) или редкометалльные пегматиты и медно-молибденовые месторождения.
Литосфера. 2025;25(5):1120-1141
1120-1141
Минералы платиновой группы первичной ассоциации в россыпи р. Большой Сап (Средний Урал) и проблема индикаторного значения осмий-рутениевого тренда составов природных Os-Ir-Ru сплавов
Аннотация
Объект исследования. Первичные минералы платиновой группы из золотоносной россыпи р. Большой Сап (Средний Урал) в южном обрамлении Первомайского офиолитового массива. Методы. Для изучения химического состава минералов применена сканирующая электронная микроскопия (JEOL-JSM6390LV) и рентгеноспектральный микроанализ (Cameca SX 100). Изотопный состав серы зерен лаурита и эрликманита определен с помощью лазерной фемтосекундной системы абляции (NWR Femtosecond UC with laser Pharos 2mJ-200-PPam and harmonics module HE-4Hi-A) и масс-спектрометрического анализа (МАТ-253 Thermo Fisher Scientific). Результаты. Выявлен широкий видовой состав первичных минералов платиновой группы, представленных самородными минералами систем Os-Ir-Ru (осмий, иридий, рутений, рутениридосмин) и Pt-Fe (по стехиометерии близкие к составу изоферроплатины), а также Ru-Os сульфидами (лаурит, эрликманит). Зерна иридия содержат ламели изоферроплатины, являющиеся продуктом распада твердого раствора, а также включения купроиридсита, Ru-содержащего пентландита, кашинита, толовкита. Включения в изоферроплатине представлены брэггитом, сульфидами родия и палладия (Pd-Rh-S), Pd-содержащим (5.78 мас. % Pd) самородным золотом. Вариации состава гексагональных природных Os-Ir-Ru сплавов отражают наличие трех трендов – рутениевого, осмий-иридиевого и осмий-рутениевого. Значения изотопного состава серы зерен лаурита и эрликманита ((1.0– 2.5) ± 0.2‰) указывают на субхондритовый источник серы, отражающий незначительный вклад коровой серы в результате процессов мантийно-корового взаимодействия. Проведен анализ распространенности первичных минералов платиновой группы в россыпях из различных платиноносных зон Среднего Урала. В западной Серовско-Невьянской зоне распространены Os-Ir-Ru сплавы осмий-иридиевого и рутениевого трендов, а также Pt-Fe минералы серии тетраферроплатина PtFe – туламинит PtFe0.5 Cu0.5 – ферроникельплатина PtFe0.5 Ni0.5. Os-Ir-Ru сплавы осмий-рутениевого тренда установлены только в восточных Салдинско-Сысертской и Алапаевской зонах. Os-Ir-Ru сплавы рутениевого и осмий-иридиевого трендов, самородный иридий и изоферроплатина распространены повсеместно. Выводы. Широкий видовой состав первичных минералов плптиновой группы в россыпи обусловлен полигенной природой хромититов, проявленной в офиолитовых массивах Среднего Урала. Наиболее высокотемпературные Os-Ir-Ru сплавы рутениевого тренда, а также Os-Ru сульфиды связаны с латераль-секреционными хромититами в дунит-гарцбургитовом комплексе. Метасоматические и реакционно-метасоматические хромититы в дунит-верлит-клинопирок-сенитовом комплексе являются коренными источниками природных Os-Ir сплавов осмий-иридиевого тренда и Pt-Fe сплавов. Наиболее вероятной причиной возникновения осмий-рутениевого тренда химического состава природных гексагональных Os-Ir-Ru сплавов служит перекристаллизация первичных высокотемпературных твердых растворов при метаморфических преобразованиях в более низкотемпературных условиях и смене окислительного режима восстановительным.
Литосфера. 2025;25(5):1142-1160
1142-1160
Влияние условий минералообразования на распределение примесей Ge и Ti в кварце месторождений золота Дарасунского рудного поля
Аннотация
Объект исследования. Изучались закономерности распределения примесей Ge и Ti в золоторудном кварце. Материал и методы. Материалом для изучения служил кварц месторождений золота Дарасунского рудного поля: Дарасун, Теремкинское и Талатуй. Определение валовых содержаний примесей германия (CGe) и титана (CTi) в кварце проводилось методом LA-ICP-MS, измерение концентраций изоморфных примесей Ge и Ti в кристаллической структуре минерала осуществлялось методом ЭПР. Результаты. Обнаружено, что между значениями валовых концентраций CGe и CTi в кварце существует корреляционная связь, которая может иметь вид обратно или прямо пропорциональной зависимости. Показано, что в первом случае кварц при кристаллизации захватывает преимущественно ионы Ge2+, а во втором случае – ионы Ge4+. Рассматривается модель, согласно которой вхождение ионов Ge2+ в кварц происходит по механизму формирования сложных алюминиевых комплексов GeAl2O4. Распад таких комплексов при рекристаллизации кварца приводит к выносу из него примеси Ge и захвату примеси Ti. Выводы. Выдвигается предположение, что соотношение содержаний ионов Ge2+ и Ge4+ в кварце отражает их соотношение в минералообразующем растворе и связано с окислительно-восстановительной обстановкой. На этом основании вид зависимости между валовыми содержаниями примесей Ge и Ti в кварце предлагается использовать в качестве индикатора условий минералообразования.
Литосфера. 2025;25(5):1161-1175
1161-1175
Минералогия и генезис апокарбонатных серпентинитов Питкярантского рудного района, Северное Приладожье. Часть 2. Серпентиниты рудопроявления Клара
Аннотация
Объект исследования. Серпентиниты, развитые по магнезиальным скарнам рудопроявления Клара Питкярантского рудного района. Цель работы. Выявление обстановок формирования серпентинитов рудопроявления Клара. Материалы и методы. Сорок пять образцов породы исследованы методами оптической и сканирующей электронной микроскопии, электронно-зондового анализа, порошковой рентгенографии, ИК-спектроскопии и дифференциально-термического анализа. Результаты. Скарновый диопсид замещен антигоритом, лизардитом, хризотилом и тальком, нередко находящимися в тесных срастаниях друг с другом. Форстеритовая зона скарнов преобразована в хризотил-антигоритовые серпентиниты с минералами группы гумита, по которым развит поздний лизардит. Весь серпентин обогащен F; концентрация этого галогена составляет 0.7–1.8 мас. % в лизардите из псевдоморфоз по диопсиду и минералам группы гумита, 2.1–3.0 мас. % в хризотил-антигори товых и антигоритовых агрегатах, 2.5–4.6 мас. % в серпентине из тектонических нарушений. Прочие минералы представлены магнетитом, флюоритом, слюдами ряда флогопит-фторфлогопит, аннитом, хлоритами, Mn- и Fe-содержащим доломитом, фторапатитом, сфалеритом, пирофанитом. Выводы. Апоскарновые серпентиниты рудопроявления Клара формировались в два этапа. 1) На поздних стадиях регрессивного процесса скарнообразования, сопряженного с внедрением I фазы гранитов Салминского интрузива, в результате гидратации форстерита и отчасти диопсида возникли существенно лизардитовые серпентиниты. 2) Внедрение дайки Li-F гранитов вызвало повторное развитие пневматолито-гидротермального процесса. Воздействие фторводородных флюидов температурой ≈300–480°С привело к замещению лизардита антигоритом и хризотилом с высокой концентрацией фтора. При последующем снижении температуры за счет сохранившегося скарнового диопсида и минералов группы гумита образовался поздний лизардит.
Литосфера. 2025;25(5):1176-1200
1176-1200
Теплопотери зданий и формирование подземного городского острова тепла
Аннотация
Объект исследования. Подземная температурная аномалия, создаваемая типовым офисным зданием. Цель исследования. Экспериментально и теоретически изучить кондуктивные тепловые потери здания, в том числе в подземную среду. Оценить морфологию и эволюцию подземной температурной аномалии, количество избыточного тепла, поступившего в недра. Оценить экономическое значение и экологические следствия температурной аномалии. Материалы и методы. Экспериментальные данные получены в ходе мониторинга температур и тепловых потоков на внутренних и внешних поверхностях главных конструктивных элементов здания Института геофизики УрО РАН в Екатеринбурге. На их основании рассчитаны сопротивления теплопередаче ограждающих конструкций, годовые колебания тепловых потоков и годовые тепловые потери. Численное моделирование использовалось для описания размеров, интенсивности и эволюции подземной температурной аномалии. Результаты. Основную часть тепла (83%) здание теряет через внешние конструктивные элементы – стены, окна, крышу – и лишь 17% – через стены и пол подвала. Суммарные потери за 40 лет эксплуатации здания составляют 133 ТДж и определяются низкими теплоизоляционными свойствами конструктивных элементов. По данным моделирования направленные в грунт потоки тепла сформировали подземную температурную аномалию, к настоящему времени распространившуюся на 15 м в стороны от здания и на 40 м в глубину (по изоаномале 2 К). Избыточное тепло, сохранившееся в недрах за 40 лет, составило 3.2 ТДж, или 2.4% от суммарных кондуктивных теплопотерь. Выводы. Утечки тепла из зданий играют ключевую роль в формировании подземного городского острова тепла, в 36 раз превышая климатический вклад, обусловленный глобальным потеплением. При этом экономическое значение накопленной в подземной среде тепловой энергии невелико, а экологические следствия потепления недр несущественны
Литосфера. 2025;25(5):1201-1215
1201-1215