Режимы петрогенеза внутренних геосфер ЗемлиНИР

Petrogenesis regimes of Earth geosphere

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Петрогенез в нижней и средней континентальной коре
Результаты этапа: Все планируемые на 2016 год работы по госбюджетной теме "Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли" выполнены полностью. Все запланированные в отчетном году научные результаты достигнуты. Отчет научных сотрудников кафедры петрологии полностью соответствует ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ по НИР на этап 2016 г. «Петрогенез в нижней и средней континентальной коре». В ходе работы в рамках госбюджетной темы в 2016 году были получены новые данные по условиям формирования магматических очагов, разных уровней глубинности; на примере Тырныаузского Мо-W-месторождения показана связь магматизма и рудообразования, выявлен новый тип метасоматической зональности, сопровождающей промышленные Mo-W руды в биотитовых роговиках; на примере метаморфического комплекса Дора-Майра (Италия), выявлены термодинамические условия и флюидный режим его образования.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Фазовые отношения в магматических, флюидных и гидротермальных системах
Результаты этапа: Научные исследования сотрудников кафедры петрологии были посвяще- ны комплексному изучению процессов, происходящих в верхней, средней и нижней континентальной коре, детальному петрологическому и экспери- ментальному изучению пород и минералов магматических, метасоматиче- ских и метаморфических систем. Для выявления физико-химических усло- вий образования пород особое внимание в 2017 году уделялось изучению фазовых отношений в магматических, флюидных и гидротермальных систе- мах. Исследовались следующие процессы: 1) процесс генерации и эволю- ции примитивных островодужных расплавов, 2) условия образования родо- начальной магмы Бушвельдского расслоенного комплекса; 3) петрологиче- ское и экспериментальное исследование связи магматизма и рудообразо- вания; 4) особенности химизма новых минералов группы сульфатов и их аналогов; 5) особенности флюидного режима метаморфизма; 6) поведение расплава в кратерах с двухслойной мишенью (на примере Логойского ме- теоритного кратера); 7) пространственно- временные закономерности про- цесса глубинной дегазации Земли.
3 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Термодинамический режим магматических и гидротермальных процессов
Результаты этапа: Отчет научных сотрудников кафедры петрологии полностью соответствует ТЕХНИЧЕСКОМУ ЗАДАНИЮ по НИР на 2018 г. «Термодинамический режим магматических и гидротермальных процессов». В ходе работы в рамках госбюджетной темы в 2018 году были получены следующие результаты: 1) изучение расплавных включений в тефрах почвенно-пирокластического чехла разного состава позволило реконструировать составы расплавов вулканических центров острова Симушир; 2) впервые установлено новое явление - образование реакционных колонок, обладающих свойствами диффузионной метасоматической зональности, но в отличие от последней, с возникновением расплава в тыловых зонах наряду с кристаллическими фазами; 3) получены новые экспериментальные результаты о растворимости воды в гранитном расплаве, насыщенном высокофтористыми фазами (топазом, криолитом, алюмофторидным расплавом). Они дают количественную характеристику физико-химических равновесий в высоко фтористых магматических системах, большое влияние на которые, помимо температуры и давления, оказывает водный флюид; 4) впервые расшифрованы составы восьми новых минералов класса арсенатов, пять из которых уже утверждены Международной минералогической ассоциацией (IMA) в качестве новых минеральных видов; 5) открыт новый минерал новограбленовит, уже утвержденный Международной минералогической ассоциацией (IMA) в качестве нового минерала; 6) изучение ударно метаморфизованных пород позволило установить миграционный механизм преобразования циркона и ридита (что ранее не было известно) и показать, что миграционные процессы являются одним из механизмов ударно-термического разложения минералов и формирования высокоплотных фаз; 7) выявлены факторы, активно влияющие на озоновый слой планеты; 8) показано, что интенсивный водородно-метановый поток, свойственный Хибинскому массиву, не генерируется им, а является сквозным, транзитным, идущим от границы ядро-мантия.
4 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Эволюция магматических и гидротермальных систем в разных геодинамических обстановках
Результаты этапа: Научные исследования сотрудников кафедры петрологии и вулканологии посвящены комплексному изучению магматических, метаморфических и гидротермальных процессов, происходящих в разных геодинамических обстановках. В 2019 году фундаментальные научные исследования в рамках госбюджетной темы проводились по следующим направлениям: 1) изучение процесса эволюции магм в средней и верхней островодужной коре; 2) экспериментальное изучение распределения РЗЭ между алюмосиликатным и щелочноалюмофторидным расплавами при различных термодинамических параметрах в модельной гранитной системе; 3) экспериментальное моделирование фазовых равновесий в гаплогранитной части системы SiO2-Al2O3-Na2O-Li2O-F при температуре 700⁰С, давлении 100 Мпа и изучение распределения Ta и Nb между алюмосиликатным и алюмофторидным расплавом и установление закономерностей изменений их содержаний в силикатном расплаве при переходе к равновесию силикатного расплава с топазом; 4) выяснение связи разных типов Mo-W руд с различными метасоматическими формациями на примере крупнейшего Тырныаузского месторождения, которое готовится к возобновлению эксплуатации; 5) выявление особенностей химизма новых минералов ванадатов (и их аналогов), образовавшихся в продуктах фумарольной активности действующих вулканов; 6) высокотемпературное и высокобарное преобразование вещества при образовании импактитов; 7) выяснение влияния различных типов вулканизма на озоновый слой Земли. В ходе работ в рамках госбюджетной темы в 2019 году были получены следующие основные результаты: 1) достигнут значительный прогресс в построении комплексной динамической модели строения и деятельности магматической системы островодужного андезитового вулканического центра, включающей в себя поведение флюидного компонента, играющего важную роль не только для фазовых равновесий магм, но и эволюции многих рудных компонентов; 2) экспериментальное изучение распределения РЗЭ между алюмосиликатным и щелочноалюмофторидным расплавами при различных термодинамических параметрах в модельной гранитной системе показало, что коэффициенты разделения РЗЭ между солевым и алюмосиликатным расплавами зависят от температуры, давления и содержания летучих (воды) в системе. Независимо от заданных условий эксперимента все редкоземельные элементы и литий с большими коэффициентами разделения распределяются в солевой алюмофторидный расплав. Также было показано, что при понижении температуры от 800 до 600 °С изменяется фазовый состав системы: при Т = 700 °С, Р = 1 и 2 кбар произошла частичная кристаллизация солевого расплава с образованием крупных кристаллов KNa - алюмофторидов. Остаточный солевой расплав, обогащенный редкоземельными элементами и литием, и алюмосиликатный расплав сохранялся в системе вплоть до 500 °С, а флюидная водная фаза не концентрирует редкие элементы; 3) экспериментальное моделирование фазовых равновесий (при температуре 700оС, давлении 100 МПа и содержании воды 10% от массы сухой навески) в системе SiO2-Al2O3-Na2O-Li2O-F показало, что в гаплогранитной системе с повышенным содержанием фтора происходит резкое скачкообразное уменьшение максимальной концентрации Ta и Nb в силикатном расплаве, приуроченное к смене парагенезиса L- LF- CrlLi на L-Tpz-Qz-TN. Экспериментальные результаты, полученные при изучении литий-фтор-содержащих систем, позволили проследить этапы эволюции гранитного расплава в условиях Земной коры в широком интервале температур. При понижении температуры и обогащении остаточного расплава солевыми и летучими компонентами происходил переход от гомогенного состояния системы к гетерогенноному и появлению солевого расплава и флюида. Показано, что солевой расплав может являться концентратором ряда редких элементов на магматической стадии процесса дифференциации. Полученные данные сравнимы с природными закономерностями эволюции гранитных магматических систем внутриплитовых геодинамических обстановок в земной коре и приложимы к таким природным объектам, как литий-фтористые и криолитсодержащие граниты; 4) выделение типов руд месторождения Тырныауз позволило существенно улучшить эффективность их отработки и обогащения. Выявленные различия содержаний полезных компонентов в каждом типе руд открыли возможность их селективной отработки и шихтовки. Результаты картирования дали возможность также наметить перспективные участки для попутной добычи сопутствующих видов полезных ископаемых (Cu, Au, нерудное сырье); 5) в результате исследования продуктов фумарольной активности действующих вулканов Камчатки уточнены составы двух новых минералов класса ванадатов: плиниусита (фтористого ванадата кальция) и удинаита (ванадата натрия и магния). Благодаря постоянству химизма и дефинированности степеней окисления всех химических элементов, плиниусит и удинаит могут быть выбраны в качестве внутренних стандартов для анализа более сложных кислородно-солевых составов, обусловленных изоморфными замещениями мышьяка, серы и ванадия в анионных кислородных комплексах. Результаты исследований частично опубликованы в серии статей, посвященных новым минералам Камчатки; 6) получены новые данные по последовательности импактного преобразования циркона и конденсатным стеклам. Впервые инструментальными методами доказано образование диаплектовых стекол по циркону и рейдиту; 7) показано, что взрывные извержения вулканов любой природы не разрушают озоновый слой Земли, о чем свидетельствует анализ синхронных аномальных полей озона.
5 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа: В ходе работ в рамках госбюджетной темы в 2020 году были получены следующие результаты: 1) исследование фазовых ассоциаций природных вулканитов позволило продвинуться в построении комплексной динамической модели строения и деятельности островодужных андезитовых магматических систем, включающей в себя поведение флюидного компонента, играющего важную роль не только для фазовых равновесий магм, но и эволюции многих рудных компонентов; 2) важным научным и прикладным результатом изучения магматических, метаморфических и метасоматических процессов, приведших к формированию уникального месторождения Тырныауз, явилось выявление технологических типов руд, обусловленных приуроченностью к разным фациям продуктивной минеральной формации по различным исходным породам. Типы руд отличаются друг от друга набором минералов (как рудных, так и нерудных), их составом и физическими свойствами. Технологическое картирование рудных тел определило эффективность их селективного извлечения и рациональной переработки, что актуально в контексте возобновления эксплуатации месторождения; 3) экспериментальное изучение гранитной магматической системы, насыщенной водой и фтором, при температурах 500 - 1250° С и давлениях 1-5 кбар позволило предложить, помимо общепризнанного процесса кристаллизационной дифференциации, дополнительный путь дифференциации гранитных расплавов, а именно, по механизму жидкостной силикатно-солевой несмесимости. Полученные экспериментальные данные, касающиеся поведения редкоземельных и редких элементов, будут способствовать решению проблем петрогенезиса редкометальных литий-фтористых гранитов и их пегматитов. Общая рудоносность гранитных массивов, локализация рудопроявлений связана со становлением комплексов литий-фтористых гранитов, связаных с тектоно-магматической активизацией тыловой зоны континентальных окраин, различными Т-Р условиями. Экспериментальные работы по редкоземельным элементам широком интервале условий будут способствовать выявлению индикаторных возможностей лантаноидов для определения главных факторов рудообразования; 4) проведенные серии экспериментов, направленные на изучение фазовых отношений при кристаллизации онгонитов массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье), показали, что породы массива не являются последовательными продуктами кристаллизационной дифференциации единого магматического расплава. При их формировании помимо кристаллизационной дифференциации, скорее всего, происходили процессы, которые не учитываются в рамках предложенного экспериментального исследования. К таким процессам можно отнести обмен веществом с вмещающими породами, резкие значительные изменения Р-T параметров или флюидного режима; 5) в результате изучения высокоплотных модификаций вещества в импактитах и конденсатных стеклах были определены параметры планарных дислокаций в цирконе (давления 20–65 ГПa), подтвержден акаогиит (высокоплотная модификация по рутилу ) в зювите Логойской астроблемы, а в стеклах зювитов выявлены глобулярные обособления, отвечающие высококремнистым (83- 96% SiO2) стеклам, которые образуются, как конденсат из раскаленного облака силикатного пара; 6) обобщение методических аспектов применения электронно-зондовых методов при исследовании природных и синтетических кристаллических соединений позволило выявить и изучить химическое строение новых минералов – солей кислородных кислот, минеральных агрегатов – продуктов трансформации расплавных включений, синтетических интерметаллических соединений с различной способностью к окислению на воздухе, а также некоторых биологических объектов, построенных на взаимодействии белковых соединений с карбонатами и алюмосиликатами; 7) выявлена пространственная приуроченность главных узлов нефтегазонакопления к основным стволам Мировой рифтовой системы, которые являются главными каналами водородной дегазации Земли. Пространственное совпадение зон глубинной дегазации и нефти позволяет видеть здесь и генетические связи.
6 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа: В ходе работ в рамках госбюджетной темы в 2021 году были получены следующие результаты: 1) комплексное исследование вулканических объектов позволило количественно охарактеризовать происхождение и поведение островодужных расплавов широкого диапазона составов. Показано потенциальное значительное участие нетипичного для островных дуг амфибол-содержащего источника в магмогенерации вулканитов; 2) впервые показано, что распределение Li, а также редкоземельных элементов, между силикатным и солевым расплавами зависит от давления. Коэффициенты разделения Li и REE, Y, Sc между силикатным и солевым расплавами уменьшаются при увеличении давления. Установлено, что в модельной гранитной системе с предельными содержаниями фтора кристаллизация из силикатного и солевого расплава начинается при температуре ниже 700°С при 1кбар с образованием кварца, криолита и Li-слюды и затем полевого шпата в силикатном расплаве. В солевом расплаве кристаллизуются два состава криолита - существенно калиевый и натриевый, а также фторид Li грайсит и фториды REE, Y и Sc. Переохлажденный силикатный расплав метастабильно существует вплоть до 400°С. Литий играет ключевую роль в проявлении несмесимости в гранитной системе и в распределении редкоземельных элементов между силикатным и солевым расплавами; 3) проведенные серии экспериментов, направленные на изучение фазовых отношений при кристаллизации онгонитов массива Ары-Булак (Восточное Забайкалье), показали, что на контакте модельного фторсодержащего кварцнормативного расплава (по содержанию главных компонентов идентичного онгонитам) и кальцита при 800- 750˚С и давлении воды 1 кбар происходит интенсивное взаимодействие и перераспределение вещества с образованием зональной колонки. При попадании ксенолитов карбонатного материала в фторсодержащий силикатный расплав отмечается их полное растворение с образованием флюорита и других фторсодержащих минералов. В результате диффузионного обмена компонентами из кальцита в магматический расплав при данных параметрах перераспределяется только около 0,2 мас.% кальция. Поэтому такой механизм, скорее всего, не эффективен для образования флюоритсодержащих онгонитов. Однако, в случае попадания ксенолитов карбонатного материала в фторсодержащий силикатный расплав происходит их полное растворение с образованием флюорита и других фторсодержащих кристаллических фаз; 4) проведенные электронно-микроскопические исследования и электронно-зондовый микроанализ результатов термометрического изучения микровключений в оливинах сателитного субвулканического силла Уиткомст выявили существование нескольких типов включений, дающих информацию о составе родоначальных магм расслоенных базит-ультрабазитовых комплексов; 5) были получены новые данные по морфологии высокобарной фазы циркона – рейдиту и определены условия его образования. В конденсатных стеклах найдены включения (качественные анализы), в виде мелких обособлений, по составу отвечающие ZrO2, что является результатом испарения циркона из импактного расплава в диссоциированной форме (ZrO2 + SiO2); 6) проведенные в 2021 году исследования истории эксгумации метапелитовых гранулитов структуры Ха-Тшанзи из центральной зоны неоархейско-палеопротерозойского высокоградного комплекса Лимпопо в Южной Африке, показали, что основным механизмом эксгумации центральной зоны гранулитового комплекса Лимпопо являлось формирование антиформных купольных структур, связанных с гранитными диапирами; 7) показано, что на Курильских островах в данный момент отсутствуют серьезные (катастрофические) угрозы населенным пунктам со стороны вулканической деятельности. Хотя, следует подчеркнуть, предварительный характер выводов по вулканам острова Итуруп из-за отсутствия петрохимических данных. На будущее для подтверждения выводов по описанным вулканам, а также при организации новых объектов, в первую очередь военных, необходимо детальное изучение ближайших вулканов с полным комплексом работ – картирование, стратиграфическое изучение (пространственное соотношение вулканических тел) и только на этой основе петро- и геохимическое опробование.
7 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа:
8 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа:
9 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа:
10 1 января 2025 г.-31 декабря 2025 г. Режимы петрогенеза внутренних геосфер Земли
Результаты этапа:

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".