Регистрация / Вход
Прислать материал

Связь тектоники плит и глубинной геодинамики Сибирского кратона и его складчатого обрамления на основе геохимии магматических и метаморфических комплексов

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен
Проект
02.740.11.0324
Организация
ИГХ СО РАН
Руководитель работ
Кузьмин Михаил Иванович
Продолжительность работ
2009 - 2011, 26 мес.
Бюджетные средства
13,5 млн
Внебюджетные средства
2,7 млн

Информация отсутствует

Этапы проекта

1
07.07.2009 - 01.12.2009
С позиций тектоники литосферных плит разработана концепция формирования позднерифейских, палеозойских и раннемезозойских орогенных поясов Центральной и Северо-Восточной Азии, а также мезозойских и кайнозойских орогенных поясов северо-западной окраины Тихого океана. Разработаны принципы абсолютных геодинамических реконструкций движения континентальных блоков, в основе которых лежит синтез традиционных палеомагнитных данных и сейсмотомографических данных о термальной структуре мантии. Изучение редкоэлементного состава и изотопии Sr и Nd фанерозойских пород внутриплитного происхождения, проявленных на территории Центральной и Северной Азии, показало, что их источником были мантия типа PREMA, а также обогащенная мантия типов EM-II и EM-I.
  Осуществлен выбор геологических объектов, требующих углубленного изотопно-геохимического изучения для уточнения параметров общей модели процессов глубинной геодинамики (тектоники плюмов) и тектоники литосферных плит применительно к Сибирскому кратону и его складчатому обрамлению.
Для выполнения геохимических исследований по проекту выбран ряд аналитических методов, которые обладают экспрессностью и экономичностью при анализе значительных количеств геологических проб и образцов на широкий круг породообразующих и редких элементов. Это метод РФА, с применением которого были получены данные о составе 900 проб магматических и метаморфических пород Сибирского кратона и его складчатого обрамления, а методом ICP-MS получены данные о распределении до 40 редких элементов в более чем 300 пробах.
Микрозондовыми исследованиями проведено изучение видового состава и внутреннего строения минералов платиновой группы из ультрабазитов центральной части Восточного Саяна. Получен не только видовой и химический состав минералов ЭПГ, но и закономерности распределения в них отдельных элементов, что позволило установить магматический генезис и направленность процесса кристаллизации.
Разработана концепция Базы данных для хранения и выборки результатов геохимического исследования магматических, метаморфических горных пород и рудных образований Сибирского кратона и его складчатого обрамления. В настоящее время подготовлена, верифицирована и занесена в базу данных информация о 1900 точках опробования по объектам Сибирского кратона и его складчатого обрамления.
К новизне достигнутых результатов может быть отнесено следующее.
Комплексные геолого-геохимические исследования Сибирского кратона и его складчатого обрамления с позиций тектоники литосферных плит, глубинной геодинамики и химической геодинамики являются актуальными и перспективными для современного уровня исследований крупнейших геологических структур. Ряд предложенных решений, выработанных на 1-ом этапе исследований, представляются новыми.
Синтез палеомагнитных, сейсмотомографических и изотопно-геохимических данных позволил наметить концепцию модели соотношения глубинной геодинамики (геодинамики плюмов) и тектоники литосферных плит. История геодинамического развития складчатых (орогенных) поясов Сибирского кратона и его складчатого обрамления реконструирована с использованием метода террейнового анализа, являющегося наиболее передовым способом реконструкции истории формирования внутриконтинентальных и окраинно-континентальных структур.
Использование инструментальных прецизионных аналитических методов обеспечивает получение результатов мирового уровня. В геохимических исследованиях применены атомно-абсорбционный, РФА и ICP-MS методы. В зависимости от типа пород и их минерального состава при химической подготовке проб к ICP-MS анализу применены различные методы разложения проб. Исследована полнота вскрытия геологических проб различного химического и минерального состава при ICP-MS определении редкоземельных (РЗЭ) и ряда редких элементов. При подготовке проб к анализу были использованы химически чистые помещения аналитической службы ИГХ СО РАН, обеспечивающие чистоту во всем объеме помещения по классу 10000, а в вытяжных шкафах и ламинарных боксах – по классу 100.
При создании концепции Базы данных решались проблемы доступности, достоверности и пространственной составляющей данных. Разработаны правила хранения и обработки геологических и геохимических данных - использование централизованного хранения данных и открытых операционных и программных систем.
Особенностью исследований по проекту является использование изотопно-геохимических методов для решения геодинамических задач. В ходе исследований была применен комплекс различных методов расшифровки геодинамического и магматического развития Сибирского кратона и его складчатого обрамления. Непосредственно научной молодежью и студентами факультетов ВУЗов была разработана концепция Базы геолого-геохимических данных. Особенностью исследований является также то, что они охватывают большинство из главных геолого-геохимических направлений фундаментальной науки и требуют освоения и применения различных аналитических, физико-химических и математических методов, что способствует формированию высоко эрудированных и перспективных молодых ученых.
Результаты проведенных проблемно-ориентированных исследований, помимо их собственно фундаментального значения, могут найти применение в следующих областях: - при государственной геологической съемке и составлении картографических легенд для территории Байкальского региона; - при прогнозном металлогеническом районировании Байкальского региона; - при выработке критериев рудоносности конкретных комплексов пород; - при подготовке рекомендаций по оценке запасов руд и методам их обогащения; - при организации и обеспечении учебного процесса при подготовке студентов геологических специальностей в ВУЗах и аспирантов в академических институтах г. Иркутска.
Полученные результаты вошли: - в разработанную образовательную программу магистратуры «Геохимия» ИГУ, включающую новые лекционные курсы «Геохимия отдельных элементов», «Геохимия и геодинамика магматического процесса»; - в разработанную образовательную программу ИрГТУ для инженеров по специальности 130301 (геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых), включающую несколько разработанных учебно-методических курсов (УМК), например, «Геохимия», «Основы учения о месторождениях полезных ископаемых», «Генетические проблемы рудообразования»; - в разработанный УМК по дисциплине «Процессы образования рудных и горючих полезных ископаемых в земной коре», являющейся дополнительной для студентов целевой формы обучения ИрГТУ; - в разработанный лекционный курс «Современные аналитические методы исследований в геохимии» для аспирантов ИГХ СО РАН.
Результаты НИР повышают квалификацию преподающих членов коллектива, что способствует подготовке ими высокопрофессиональных молодых специалистов, способных успешно работать в научных и производственных организациях. В процессе исследований по проекту на базе НОЦ «Байкал-геохимия» укрепляются научные и научно-педагогические связи между академической и университетской наукой, между коллективами ученых и студенческой молодежи.
Развернуть
2
01.01.2010 - 15.06.2010
В соответствии с общей направленностью научно-образовательной деятельности и согласно задачам 2-го этапа Государственного контракта исследования и методические разработки выполнены НОЦ « Байкал-Геохимия» по 3-м основным направлениям: 1) усовершенствование и адаптация аналитических методов применительно к геологическим объектам, 2) геохимическая типизация и выявление генетической природы магматических и метаморфических комплексов складчатого обрамления Сибирской платформы, и 3) развитие и пополнение электронной базы оригинальных геолого-геохимических данных (БД) с их верификацией. На основе внебюджетного финансирования НОЦ проведены также специализированные научно-прикладные исследования по геохимической и формационной типизации и выявлению условий образования ультрабазитовых комплексов южной части Сибирского кратона.
1) Разработана унифицированная схема определения 29 элементов (Al, Ag As, Ba, Ca, Cd, Co, Cr, Cs, Cu, Hg, F, Fe, K, Li, Mg, Mn, Na, Ni, P, Pb, Rb, Sb, Si, Sr, Ti, Te, V и Zn) в разнообразных геохимических объектах, включающая различные инструментальные методы анализа и способы пробоподготовки. В результате оптимизации блоков «Пробоподготовка» и «Измерение» были составлены рациональные схемы для определения макро- и микроэлементов в породах от кислого до ультраосновного состава, почвах и донных отложениях. Это привело к сокращению продолжительности анализа и улучшению метрологических характеристик методик определения. Разработаны методики сорбционно-атомно-эмиссионного определения Au, Pt и Pd, что позволило обеспечить улучшение точности результатов и повышение экспрессности аналитических исследований. Проведены подбор и оптимизация линеек стандартных образцов для атомно-эмиссионного, атомно-абсорбционного, рентгенофлуоресцентного и масс-спектрометрического (IСP-MS), проведены подготовка и оптимизация изотопных трассеров (Rb-Sr, Sm-Nd) и выполнены работы по созданию широкого ряда смешанных изотопных трассеров для геохронологических и изотопно-геохимических исследований.
2) Минералого-геохимические исследования офиолитовых ассоциаций в обрамлении Сибирской платформы показали, что перидотиты орогенных массивов Джидинской зоны Центрально-Азиатского складчатого пояса имеют сложную многостадийную тектоническую историю. Они являются продуктами плавления литосферной мантии в зоне спрединга, а перемещение блока литосферной мантии в зону субдукции и её взаимодействие с бонинитовыми расплавами привели к появлению пород с характеристиками надсубдукционных перидотитов. Исследована офиолитовая ассоциация южной части Монголо-Охотского складчатого пояса. Установлено, что расслоенная серия ультраосновных-основных пород, а также дайки, вулканиты и апогарцбургитовые серпентиниты представляют собой единый комплекс, формировавшийся также в надсубдукционной зоне. Аккреционный клин Монголо-Охотского палеоокеана представляет собой пакет пространственно совмещённых тектонических пластин, сложенных фрагментами осадочных турбидитовых толщ континентального склона, а также фрагментами вулканогенной и интрузивной частей океанической коры. Метабазальты коры представлены N-MORB, переходными от N-MORB к E-MORB и OIB геохимическими типами.
Изотопно-геохимическое изучение вулканогенно-осадочных пород Монголо-Охотского складчатого пояса показало, что протолитом метаосадочных пород аккреционного комплекса забайкальской части МОП являются терригенные породы, которые сформировалась в пределах глубоководного склона континентальной окраины. Наиболее вероятная геодинамическая обстановка формирования осадочных пород аккреционного комплекса центральной части МОП - активная континентальная окраина и (или) развитая островодужная система.
Детально изучены метавулканиты и метаосадки Джидинского, Ольхон-Хамар-Дабанского и Тунгинского террейнов Центрально-Азиатского складчатого пояса. Установлено, что осадки в них представлены корами выветривания раннеархейского, позднеархейского, нижнепротерозойского, среднепротерозойского, среднерифейского и вендского возрастов. Эти коры выветривания наследуют геохимические особенности исходных пород: высокий уровень Th, U, РЗЭ - от зрелой континентальной коры Тункинского террейна, и значительно более низкие содержания этих элементов - от коры островодужного типа (Ольхонский террейн).
Проведено изучение гранитоидного магматизма в южном обрамлении Сибирского кратона. В пределах Хамар-Дабанской магматической провинции выделены следующие геохимические типы разновозрастных гранитоидов: 1) палингенные известково-щелочные гранитоиды; 2) гранитоиды субщелочного ряда; 3) редкометалльные Li-F граниты. На основании геохимических данных предложена модель образования широко развитых в Хамар-Дабане сиенитовых магм при смешении субщелочных мантийных гранитоидов с продуктами плавления континентальной коры.
Детальные петролого-геохимические исследования миароловых и редкометалльных пегматитов в обрамлении Сибирской платформы показали, что наиболее вероятными механизмами гетерогенизации пегматитовой магмы являются флюидно-магматическое взаимодействие в рамках метамагматической модели и жидкостная несмесимость. Изучение кислых субэффузивных редкометалльных пород - онгонитов, эльванов показало, что в онгонитовой магме совместно с кристаллическими фазами и силикатным расплавом находились водно-солевые флюиды разных типов, редкие обособления фторидных расплавов, близких по соотношению компонентов к флюориту, селлаиту, криолиту, хиолиту и более сложного алюмофторидного состава, а также силикатных расплавов с аномальными содержаниями Cs (до 17 мас. % Cs2O) и As (до 4.4 мас. % As2O3). Установлено, что следствием фторидно-силикатной жидкостной несмесимости в онгонитовой магме было появление сильных тетрад-эффектов M-типа в нормированных к хондриту спектрах распределения РЗЭ для пород массива Ары-Булак. Проведён анализ причин появления тетрад-эффектов в РЗЭ спектрах гранитоидных пород, из которого следует, что процессы магматической и/или флюидно-магматической дифференциации, проходившие в очагах накопления обогащённых фтором редкометалльных гранитоидных магм, могли привести к разделению фторидных и силикатных несмесимых расплавов.
Проведены изотопно-геохимические исследования девонских вулканогенных комплексов пород Алтае-Саянской рифтовой области в южном и юго-западном обрамлении Сибирской платформы. Установлено, что среди магматических пород Алтае-Саянской рифтовой зоны могут быть выделены высокотитанистые и умереннотитанистые базиты. Первые по своим геохимическим характеристикам вулканиты исследованной рифтовой зоны близки к составу базальтов внутриплитовых обстановок, связанных с формированием горячих точек мантии, вторые – обладают признаками базальтов субдукционных обстановок. Их формирование было обусловлено девонским рифтогенезом в тылу активной континентальной окраины над зонами субдукции.
Среди кимберлитов Якутской провинции Сибирской платформы по содержанию некогерентных элементов выделено 5 геохимических типов пород. В разработанной модели формирования кимберлитов предполагается, что процессы образования флюида и магматического очага были пространственно разобщены. Гибридная природа кимберлитов, в частности, алмазоносных, связана с захватом расплавом-флюидом астеносферного происхождения обломочного материала литосферной мантии.
Получены важные данные по магматизму Камчатки в качестве современного аналога формирования складчатого обрамления кратонных областей или активной континентальной окраины. Изучены среднеэоценовый E-MORB магматизм, позднеэоцен-раннеолигоценовый калиевый щелочной и переходный WPB-IAB магматизм и ранне-среднеплиоценовый K-Na щелочно-базальтовый магматизм WPB и переходного WPB-IAB геохимических типов Западной Камчатки. Разработана схема магматического и геодинамического развития Западной Камчатки в кайнозое. Полученные данные позволяют говорить о непосредственной связи магматизма границ литосферных плит субдукционного типа с проявлениями плюмового магматизма, обусловленного действием глубинных мантийных источников.
3) Продолжена работа по созданию Базы данных по магматическим, метаморфическим и рудным комплексам Сибирского кратона и его складчатого обрамления. Верифицирована структура БД, доработаны инструменты импорта в БД и экспорта из неё. Расширено число поддерживаемых форматов данных. Обеспечена возможность решения задач построения карт плотностей распределения отдельных элементов и их ассоциаций, пространственного совмещения геологической, геофизической, картографической и аналитической информации, автоматической выборки нужных для обработки проб, массивов и т.п. Все алгоритмы прошли этап тестирования, в котором рассматривалась правильность работы системы с точки зрения специалистов информационных технологий и экспертов предметной области – геохимиков. В БД занесена пространственно-ориентированная геохимическая информация по более чем 10 крупным геологическим структурам обрамления Сибирской платформы.
4) При изучении ультрабазитовых комплексов южной части Сибирского кратона выделено четыре формационных типа базит-ультрабазитовых комплексов: 1) анортозит-пироксенит-габбровый, 2) долеритовый, 3) дунит-перидотит-пироксенитовый, 4) дунит-гарцбургитовый. К анортозит-пироксенит-габбровому формационному типу отнесены высокожелезистые и титанистые метабазиты Мало-Тагульского массива. К долеритовой формации отнесены низкожелезистые метаморфизованные базиты. К дунит-перидотит-пироксенитовому типу относится большинство интрузий ультраосновного состава. Именно они вмещают сульфидные медно-никелевые руды. Породы дунит-гарцбургитовой формации слагают большое количество мелких будинообразных тел, которые являются фрагментами крупных массивов реститовых гипербазитов.
Научно-исследовательские работы, проведённые НОЦ «Байкал-Геохимия» на 2-ом этапе характеризуются новизной применяемых решений и значимостью полученных результатов в области аналитического обеспечения и углублённого петролого-геохимического изучения магматических и метаморфических комплексов пород Сибирского кратона и его складчатого обрамления.
В аналитических исследованиях новым является выбор оптимальных схем химической подготовки, методов инструментального анализа для широкого круга химических элементов, включая благородные металлы, и для различных типов горных пород и смешанных неорганических и органических веществ. Полученные показатели определения элементов, а именно точность, воспроизводимость и экспрессность, позволяют рассматривать данные о составах пород и руд как отвечающие мировым стандартам. Новым на данном этапе следует считать также и получение необходимых смешанных изотопных трассеров, что позволило резко повысить качество изотопного анализа и степень использования в исследованиях изотопно-геохимических методов (изотопные системы Rb-Sr, Pb-Pb, Nd-Sm).
Широкое применение прецизионных инструментальных методов анализа пород и минералов позволило коллективу НОЦ рассматривать магматические, метаморфические и осадочные комплексы Сибирского кратона и его складчатого обрамления на уровне как глобальной, так и тонкой локальной дифференциации вещества с получением выводов об его источниках и физико-химических процессах эволюции. Проверка положений разработанной на 1-ом этапе модели геодинамического развития складчатых (орогенных) поясов обрамления Сибирского кратона проведена на уровне конкретных геологических объектов. Так, анализ офиолитовых ассоциаций показал не только океаническую, но и надсубдукционную природу наблюдаемых перидотитов, что позволяет внести дополнительные критерии при тестировании геодинамических построений. Проведённые геохимические исследования древних метаосадочных толщ аккреционных и террейновых структур обрамления кратона дали возможность установить источники вещества и геодинамические обстановки формирования протолитов. Новизна в изучении гранитоидных и пегматитовых систем заключается в резком усилении экспериментальных и изотопно-геохимических исследований, то есть в переходе на новые современные методы. Модель формирования миароловых пегматитов с позиций вещественной и фазовой гетерогенности кислых магматических расплавов является новым достижением в практике изучения таких систем и даёт как петрологическое решение проблемы, так и дополнительные критерии их камнесамоцветной и редкометалльной продуктивности. Создание и применение модели фторидно-силикатной жидкостной несмесимости при анализе процессов образования и дифференциации онгонитовых, обогащённых фтором, магм позволило подойти к решению ряда таких петрологических проблем, как распределение и концентрирование рудного вещества и механизма образования специфических геохимических признаков, к примеру тетрад-эффект в распределении РЗЭ в Li-F гранитах, онгонитах, эльванах и редкометалльных пегматитах. Эти решения становятся в ряд пионерских в мировой практике. Новизной изотопно-геохимических исследований ряда магматических комплексов Сибирского кратона, его складчатого обрамления и современных активных геологических структур стало доказательство гетерогенности источников вещества при их формировании. Разнообразие источников вещества и геодинамических обстановок в различных аспектах показано в ходе выполнения исследований для офиолитовых ассоциаций Монголо-Охотского складчатого пояса, девонского рифтогенного вулканизма Алтае-Саянской рифтовой области, кимберлитов Якутской провинции, гранитоидных систем хребта Хамар-Дабан, внутриплитного вулканизма тыловых структур активной окраины Камчатки.
Сравнение результатов выполненных работ с известными разработками других российских и зарубежных научных коллективов в области изучения региональных геологических структур показывает их необходимый высокий уровень. Это определяется в данном случае широтой вовлекаемых в изучение генетически и вещественно разнородных геологических структур в Центральной Азии, прецизионным качеством проведённых изотопно-геохимических исследований и последовательным объединением полученных данных и результатов их интерпретации в рамках единой информационной базы. Как правило, изучением крупных и разнородных геологических структур занимаются научные коллективы и отдельные учёные, решающие конкретные задачи в области геодинамики, геохимии, петрологии и рудогенеза, поэтому объединение всех этих вопросов в область задач единого научно-образовательного коллектива при исследовании Сибирского кратона и его складчатого обрамления служит основой для создания более обоснованной и взаимосвязанной в различных аспектах модели геологического и вещественного развития территории.
На отчётном этапе особенностями исследований стало более углублённое изучение процессов распределения вещества в формировании генетически различных геологических структур Сибирского кратона и его складчатого обрамления. По каждому разделу исследований 2-го этапа в рамках НОЦ «Байкал-Геохимия» были сформированы и успешно проводили научно-исследовательские работы тематические группы в составе учёных, молодых специалистов, аспирантов, магистрантов и студентов ВУЗов. Результаты работ заслушивались на заседаниях Научно-координационного совета НОЦ. Отдельные аспекты исследований, такие как развитие информационной Базы данных, апробация некоторых аналитических методов и изучение локальных геологических объектов проводились молодыми участниками коллектива самостоятельно и с консультациями у ведущих специалистов. Особенностью 2-го этапа работ было также усиление активности участия молодых учёных и студентов в работе научных конференций и семинаров, что способствовало независимому и всестороннему анализу полученных результатов. По отдельным разделам исследований и по актуальным геологическим проблемам молодыми специалистами были подготовлены и доложены обобщающие доклады на Геохимическом семинаре Института геохимии СО РАН. В ходе работ и для успешного использования участниками НОЦ современного оборудования были созданы кабинеты экспериментальных исследований расплавных и флюидных включений в минералах, петрографических исследований, ГИС-технологий. Эти специализированные рабочие места оснащены необходимыми приборами и вычислительной техникой и продолжают развиваться с использованием бюджетных и внебюджетных средств участников НОЦ.
Завершена разработка концепции, структуры и существенно расширена область представляемой пространственно-ориентированной информации для Базы геолого-геохимических данных по Сибирскому кратону и его складчатому обрамлению. Доработаны инструменты импорта в БД и экспорта из неё. Расширено число поддерживаемых форматов данных. В БД занесена геолого-геохимическая информация по более чем 10 крупным геологическим структурам исследуемой территории. Все алгоритмы прошли этап тестирования, в котором рассматривалась правильность работы системы с точки зрения специалистов информационных технологий и экспертов предметной области – геохимиков. Обеспечен доступ к БД и работа с ней с использованием локальной вычислительной сети. Начата работа по формированию инфраструктуры пространственных метаданных участников НОЦ, которая будет продолжена на следующих этапах.
Регистрация разрабатываемой БД в качестве объекта интеллектуальной собственности планируется на последующих этапах выполнения работ по Государственному контракту после завершения наполнения её необходимой информацией в объёме более 50 % от планируемой и создания инфраструктуры передачи метаданных с использованием Интернет-технологий.
Результаты проведенных геолого-геохимических исследований по 2-му этапу носят как фундаментальный, так и прикладной характер. В научной области полученные результаты позволяют существенно уточнить концепции источников и дифференциации вещества в формировании геологических объектов и рудопроявлений, что вносит значительный вклад в такие направления как петрология и геохимия магматических, метаморфических и осадочных комплексов пород. Они, как и по итогам работ 1-го этапа, могут найти применение в следующих областях: - при государственной геологической съёмке и составлении картографических легенд для территории Байкальского региона; - при прогнозном металлогеническом районировании Байкальского региона; - при выработке критериев рудоносности конкретных комплексов пород; - при подготовке рекомендаций по оценке запасов руд и методам их обогащения; - при организации и обеспечении учебного процесса при подготовке студентов геологических специальностей в ВУЗах и аспирантов в академических институтах г. Иркутска. Помимо этого, в ходе проведённых исследований получен ряд важных результатов, которые значительно расширяют область их применения. Так, разработанные схемы оптимизации анализа горных пород и органического вещества различными химическими инструментальными методами найдут своё применение в практике аналитических лабораторий в научных и производственных организациях, окажут существенное влияние на проблемы стандартизации аналитических исследований, что может быть использовано при тестировании и аккредитации аналитических служб. Опубликованные участниками НОЦ научные работы по этим темам и подготовленные к печати труды дают возможность широкого использования полученных результатов. В результате новыми материалами могут быть дополнены учебные пособия по Аналитической химии и соответствующие лекционные курсы.
Результаты исследований 2-го этапа использованы в 2010 году при подготовке и чтении лекций преподавателями участниками НОЦ на 2-ом семестре обучения на факультетах геологического профиля иркутских ВУЗов и при подготовке аспирантов и молодых специалистов академических институтов г. Иркутска.
Полученными результатами дополнены ранее разработанные программы и лекционные курсы.
В связи с получением одним из участников НОЦ «Байкал-Геохимия» Иркутским государственным техническим университетом статуса Национального исследовательского университета планируется широкое внедрение полученных результатов в образовательную и исследовательскую практику этого ВУЗа.
Проведение работ по теме исследований НОЦ «Байкал-Геохимия» основано на тесном сотрудничестве ведущих учёных, молодых специалистов, аспирантов и студентов в решении поставленных геолого-геохимических задач и на предоставлении самостоятельности научной молодёжи в выборе перспективных методов и планировании результатов. Это, а также организация оснащённых современными приборами и оборудованием кабинетов и рабочих мест, послужило увеличению активности молодых учёных как в проведении экспериментальных и рутинных исследований, так и в предоставлении полученных данных на конференциях и семинарах. Без сомнения, уже на втором этапе выполнения работ по Государственному контракту резко повысился интерес молодых участников к научному процессу в области Наук о Земле, появляются перспективы к их научному росту и закреплению в образовательных и научных учреждениях. Вклад научной молодёжи в выполнение работ 2-го этапа следует оценивать как значительный Результаты НИР НОЦ «Байкал-Геохимия» продолжают повышать квалификацию преподающих членов коллектива, что способствует подготовке ими высокопрофессиональных молодых специалистов. В процессе исследований по проекту на базе НОЦ «Байкал-геохимия» укрепляются научные и научно-педагогические связи между академической и университетской наукой, между коллективами учёных и студенческой молодежи. Следует заключить, что не в малой степени в результате деятельности НОЦ и выполнения ориентированных исследований по Государственному контракту увеличилось число выпускников ВУЗов желающих поступить в аспирантуру по специальностям «Геохимия», «Аналитическая химия».
Приведённый в отчёте материал демонстрирует кондиционные данные по различным геохимическим типам магматических пород. Они могут быть использованы для расшифровки геодинамических условий проявления магматизма, связанного с границами литосферных плит и глубинными мантийными процессами, что будет детально рассмотрено в заключительном отчёте по проекту в 2011 году.

На 2-ом этапе работ по НИР достигнуты заданные индикаторы по представлению докторской (Перетяжко И.С. «Процессы образования миароловых пегматитов») и кандидатской диссертаций (Андрющенко С.В. «Геология и геохимия позднемезозойских магматических ассоциаций Хамбинской вулкано-тектонической структуры (Западное Забайкалье)»).
Достигнуты и несколько превышены заданные показатели П.1.1.1, П.1.1.2, П.1.1.6, превышены заданные показатели И.1.1.4, П.1.1.3, П.1.1.4 и П.1.1.5 в 1,5 раза, превышены заданные индикаторы И.1.1.3 и Ц.7 в 2 раза.
Все выполненные исследования находятся в полном соответствии с требованиями задания по 2-му этапу работ НОЦ «Байкал-Геохимия».
Развернуть
3
16.06.2010 - 01.12.2010
3.1. Выявление гео динамических условий
рудообразования в пределах металлогенических
поясов: активизированных окраин кратона
(Байкало-Патомский), коллизионно-
субдукционных обстановок (Байкало-
Витимский, Трансзабайкальский),
внутриплитных орогенов (Джида-Витимский,
Чикой-Шилкинский, Керуленско- Аргунский) .
3.2. Определение изотопного состава РЬ в
золоторудных месторождениях Монголо-
Охотского складчатого пояса и интерпретация
полученных данных.
3.3. Создание петролого-геохимических моделей
образования сульфидных медно-никелевых и
шгатинометалльных месторождений в
Бирюсинской металлогенической зоне
Сибирского кратона.
3.4. Разработка научно-методических
материалов.
3.5. Оценка потенциальной никеленосных базит-
гипербазитовых интрузивных массивов в
Бирюсинской металлогенической зоне
Сибирского кратона.
Развернуть
4
01.01.2011 - 30.04.2011
1) Выполнена Rb-Sr и Nd-Sm систематика разновозрастных магматических и метаморфических комплексов складчатого обрамления Сибирского кратона с использованием современных изотопных методов.
Установлено,что положительные величины εNd(T) = 1.9 - 9.5 для всех типов базальтоидов в офиолитах Джидинской и Монголо-Охотской зон указывают на их связь с деплетированным мантийным источником. Изотопный состав Nd в метаосадочных породах εNd(T) = -6.3 – +2.8 и величины модельных изотопных возрастов TNd(DM2) = 1770 - 1100Мa позволяют отнести образования Ононского террейна к рифейской изотопной коровой провинции Центральной Азии.
Проведено тестирование и улучшение методики определения изотопных отношений Sr и Nd в крайне бедных литофильными элементами перидотитах орогенных массивов Джидинской зоны.
При изотопно-геохимическом изучении вулканогенно-осадочных пород Монголо-Охотского складчатого пояса установлено, что величины εNd(T) = +3.8 – 7.5 в базальтах каменской свиты и εNd(T) = +3.1- 4.1 для диоритов и плагиогранитов Береинского комплекса подтверждают вывод о тесной генетической связи средних и кислых пород береинского комплекса с основными расплавами. Близкие модельные изотопные возрасты базальтов TNd(DM2) = 919 Мa и интрузий среднего-кислого состава TNd(DM2) = 766 - 941Мa позволяют отнести образования Каменского островодужного террейна к каледонской изотопной коровой провинции Центральной Азии.
Для метатерригенных и вулканокластических пород Ольхон-Хамардабанского, Тункинского и северной части Джидинского террейнов были установлены близкие модельные возрасты TNd(DM) - от 1.7 до 2.1 млрд. лет при величине εNd(T) - от -4 до -11. Полученные изотопные данные – еще одно подтверждение идентичности зунмуринской и хасуртинской толщ и их принадлежности к Джидинскому террейну.
Проведено изотопно-геохимическое изучение известково-щелочных, субщелочных и Li-F гранитоидов в Хамар-Дабанской провинции. Впервые выполнено прецизионное Rb/Sr датирование гранитоидов Биту-Джидинского интрузивного массива Li-F редкометалльных гранитов и установлены 87/86Sr, 143/144Nd, 206/204Pb, 207/204Pb, 208/204Pb изотопные характеристики гранитоидов его интрузивных фаз. Время внедрения I-й инициальной фазы гранитоидов Биту-Джидинской интрузии соответствует позднему карбону (С2) и составляет 311 ± 10 млн. лет. Изотопная систематика гранитоидов в координатах 87/86Sr-206/204Pb показывает, что формирование инициальных Li-F гранитоидных расплавов могло происходить на уровне нижних горизонтов древней докембрийской континентальной коры со средним модельным возрастом TNd(DM) = 1260 млн. лет и максимальным 1600 млн. лет.
Впервые получены данные абсолютного возраста U-Pb-методом по циркону (SHRIMP) для гранитно-пегматитовой системы Завитинского поля (129-169 млн. лет). Они свидетельствуют о ее полихронности и формировании в период смены геодинамических режимов в регионе с коллизионного на рифтогенный на рубеже J3-K1. Получены Rb-Sr изотопные свидетельства фторидно-силикатной жидкостной несмесимости, которая существовала в онгонитовой магме в период кристаллизации пород массива Ары-Булак. По данным Rb-Sr изотопного датирования сделан статистически обоснованный вывод о раннемеловом (141.6 ± 0.5 млн. лет) возрасте всех разновидностей пород массива при величине начального изотопного отношения (87/86Sr)о = 0.70817, промежуточной между мантийными и типично коровыми значениями.
Проведено изучение изотопных отношений Sr и Nd в девонских вулканогенных комплексах пород Алтае-Саянской рифтовой области (АСРО). Тренды изотопных составов базитов предполагают участие в формировании расплавов источника типа DM и PREMA, а также, по крайней мере, двух других источников, обогащённых, прежде всего, радиогенным стронцием.
Большинство точек изотопных составов Sr и Nd кимберлитовой ассоциации пород Сибирской платформы попадают в область слабо истощенной мантии и соответствуют источнику PREMA. Sr-Nd изотопная систематика для мегакристных граната и флогопита оказалась близкой к таковой для неизмененных кимберлитов. Изохронные Rb-Sr возрасты флогопита и граната совпали и составили, соответственно, 401.5 ± 3.3 и 400.8 ± 5.5 млн. лет, что позволило сделать вывод о кристаллизации основной части мегакристной ассоциации в предкимберлитовый период из астеносферной жидкости, являвшейся одной из основных компонент для кимберлитового расплава.
Установлено, что в Западно-Камчатской структурно-формационной зоне K-Na щелочно-базальтовый вулканизм N2-Q1 имеет наиболее ярко выраженные WPB вещественные характеристики (Ba/Nb = 25-10, Nb/Yb = 14.0-7.3) и изотопные метки, смещающиеся в направлении резервуара DUPAL (208/204Pb = 38.113 - 38.180, 206/204Pb = 18.058 - 18.095, 8/4Pb = 50 - 64, 87/86Sr = 0.7036 - 0.7040, 143/144Nd = 0.51295 - 0.51297). Показано, что составы магм различных геохимических типов (IAB, WPB, WPB-IAB) в пределах Восточной Камчатки, с одной стороны, и в пределах Южной Камчатки и тылового пояса Срединного хребта, с другой, достаточно надежно различаются по ряду вещественных характеристик, в частности, по распределению величин 207/204Pb - 208/204Pb - 206/204Pb. Это связывается с различиями в составе литосферы этих структур.
Проведена интерпретация полученных изотопно-геохимических данных на основе классических моделей эволюции изотопных систем.
2) Выполнено программно-инструментальное развитие и пополнение электронной Базы изотопно-геохимическими данными по магматизму Сибирского кратона и его складчатого обрамления и проведена верификация информации. База пополнена на три тысячи записей по точкам отбора коренных проб и их анализами, двенадцатью тысячами точек литохимического опробования. В Базу помещены растровые мозаики геологических карт на территорию Центральной части Восточных Саян, Монголии, Приольхонья. Разработка интерфейса выполнена на основе геопортала, т.е. сетевого портала, предназначенного для поиска пространственных данных, с сервисом визуализации, загрузки, трансформирования и выполнения других сервисных функций. При проектировании информационного портала применена модульная структура.
Развернуть
5
01.05.2011 - 06.09.2011
5.1. Разработана концепция геодинамического и магматического развития Сибирского кратона и его складчатого обрамления, основанная на методологической основе теории тектоники литосферных плит и глубинной геодинамики. При этом обоснована необходимость использования геохимических данных, как важнейшей предпосылки для понимания первичной природы магматических, метаморфических, осадочных пород и реконструкции первичных геодинамических обстановок их формирования.
Выделена система разновозрастных орогенных поясов, обрамляющих Сибирский кратон и последовательно омолаживающихся по мере удаления от него. Выявлено, что показателем интенсивной внутриплитной эндогенной активности в пределах Сибирского континента, разраставшегося во времени за счёт аккреции разновозрастных террейнов, являются многочисленные разновозрастные системы грабенов, горстов, сводовых поднятий, с которыми ассоциируются проявления магматических пород с характеристиками, типичными для внутриплитного магматизма.
Обосновано выделение трех эпох проявления внутриплитного фанерозойского магматизма в пределах Сибирского кратона и его Центрально-Азиатского складчатого обрамления. Ранне - среднепалеозойская эпоха представлена Алтае-Саянской и Вилюйской областями внутриплитного магматизма, отвечающими параметрам крупных изверженных провинций (LIP). Позднепалеозойская-раннемезозойская эпоха отвечает событиям, происходившим в интервале времени между 320 и 190 млн. лет и сформировавшим Баргузино-Витимскую крупную изверженную провинцию. Позднемезозойская-кайнозойская эпоха внутриплитного магматизма охватывает около 140 млн. лет геологической истории региона - с конца средней юры (~160 млн. лет) и до голоцена включительно. В течение этого времени характер магматической деятельности направленно изменялся, что позволило выделить три этапа эндогенной активности: 1) позднеюрский - раннемеловой (160 – 100 млн. лет), связанный с образованием Восточно-Монгольской, Западно-Забайкальской, Южно-Хангайской и Центрально-Алданской рифтовых областей; 2) позднемеловой - раннекайнозойский этап (100 - 25 млн. лет), характеризовавшийся угнетённой магматической активностью; 3) позднекайнозойский этап (<25 млн. лет) определяется процессами новейшей внутриплитной вулканической и тектонической активизации, охватившими территорию Центральной и Восточной Азии.
Сформулирован принцип разработки абсолютных палеореконструкций, основанный на синтезе палеомагнитных данных и информации по распространению внутриплитных магматических образований. На его основе в абсолютных координатах разработана модель перемещений Сибирского континента в течение палеозоя и раннего мезозоя относительно четырёх горячих точек (Исландской, Алтае-Саянской, Вилюйской и Монгольской), реконструированных на основе геологических и палеомагнитных данных.
Выявлены закономерные вариации мантийных источников вещества региона для внутриплитных вулканитов в палеозойско-мезозойское время и от кайнозоя – до настоящего времени.
Показано, что Алтае-Саянская горячая точка была перекрыта активной континентальной окраиной Сибирского континента и в пределах этой окраины над горячей точкой возникла тройная система грабенов Алтае-Саянской рифтовой области с экстенсивно проявленным базальтовым вулканизмом, геохимические особенности которого сочетают в себе признаки внутриплитовых основных магм типа OIB и расплавов, генерируемых в надсубдукционном мантийном клине. По изотопным Nd-Sr данным выявлены два типа источников вещества – мантия типа PREMA и субдукционный рециклированный компонент.
Выяснено, что в строении Вилюйской рифтовой области преобладают высоко-Ti базальты, обладающие геохимическими признаками основных магм типа OIB и связанные по изотопным Nd-Sr данным с мантийным источником PREMA.
Показано, что позднепалеозойская – раннемезозойская эпоха характеризовалась наиболее масштабным внутриплитовым магматизмом и образованием ряда крупных магматических областей в разных районах позднепалеозойского Сибирского континента, соответствующих следу двух горячих точек – Исландской, с которой связано образование Баргузино-Витимского зонального магматического ареала, а также Сибирской трапповой провинции; и Монгольской, определившей формирование позднепалеозойской – раннемезозойской рифтовой системы Центральной Азии. Установлено, что вне зависимости от места своего проявления внутриплитовый магматизм этой эпохи характеризовался однообразными геохимическими и изотопными составами пород с преобладанием умеренно-Ti базальтов типа OIB, повсеместно характеризующимися дефицитом таких элементов как Nb и Ta, что связано с повышенной водонасыщенностью мантии под Сибирью, которая была обусловлена продвижением континента над участками мантии, постоянно подвергавшимися флюидной переработке вследствие непрекращающейся субдукции под континент со стороны Палео-Азиатского океана. Выяснено, что изотопные составы базитов этих областей также практически не различается, отвечая тренду из области умеренно деплетированной мантии типа PREMA в сторону источника обогащённого радиогенным стронцием и лёгкими редкими землями, сопоставимым с обогащённой мантией типа EM-II.
Установлено, что для позднемезозойской – кайнозойской эпохи свойственны источники магматизма сходные с источниками базальтов OIB типа, но претерпевшие определённую эволюцию на протяжении эпохи, выразившуюся в увеличении относительной доли высокозарядных элементов Ta, Nb, Ti в породах более молодых возрастных групп. Показано, что изменения изотопного состава пород также проявляют эволюционные тенденции заключающиеся в постепенной смене в раннемеловое время источника, обогащенного компонентом EM-II, на комбинацию источников с характеристиками PREMA и EM-I в конце раннего мела – кайнозоя.
5.2. Полученные результаты НИР внедрены в образовательный процесс при подготовке бакалавров, магистров, специалистов и аспирантов в ИрГТУ и ИГУ для горно-геологической отрасли путём совершенствования учебно-методических комплексов для специальностей 130301 (геологическая съёмка, поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых), 130400 (горное дело), 250011 (геология, поиски и разведка месторождений твёрдых полезных ископаемых, минерагения), 020305.65, 020300.62, 130304.65 (геохимия, основы физико - химической петрологии). По ряду дисциплин в практику учебного процесса внедрено новое информационное и приборное обеспечение, например: 1) построение и анализ структурных сферограмм (программа STRURNER); 2) анимационное воспроизведение моделей кристаллов; 3) лабораторное оптическое моделирование структур рудных полей на приборе «Поляриметр-Полярископ». Были изданы и подготовлены к изданию пять учебно-методических пособий.
5.3. За отчетный период были изданы и подготовлены к изданию следующие пособия:
Семинский Ж. В. Геология полезных ископаемых. - Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2009. -108 с. Учебное пособие по двум дисциплинам: «Основы учения о полезных ископаемых» и «Генетические проблемы рудообразования» для студентов специальностей 130301 – геологическая съёмка, поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых и 130302 – поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания.
В этой работе нашли отражение разработки по полигенному и полихронному процессам рудообразования, по флюидно-метаморфогенному и осадочно-метаморфогенному генезису месторождений золота, по ассоциациям и миграции металлогенных элементов и другие.
Макрыгина В. А. Геохимия отдельных элементов (10 п. л.). Курс лекций для магистрантов ИГУ по специальности 020303 – геохимия.
В этом курсе лекций рассмотрены геохимические свойства отдельных элементов и особенности их поведения в различных геологических процессах.
Подготовлено к изданию учебное пособие «Геология и полезные ископаемые», авт.: Семинский Ж. В., Мальцева Г. Д., Семейкин И. Н., Яхно М. В. - 20 п. л. с грифом УМО по дисциплине «геология» для студентов специальности 130400 – горное дело.
Подготовлено к переизданию учебное пособие по лабораторным работам по двум дисциплинам: «Основы учения о полезных ископаемых» и «Генетические проблемы рудообразования», авт.: Семинский Ж. В. и Мальцева Г. Д. - для студентов специальностей 130301 – геологическая съёмка, поиски и разведка твёрдых полезных ископаемых и 130302 – поиски и разведка подземных вод и инженерно-геологические изыскания.
Подготовлена монография «Геодинамическая эволюция Сибирского континента и его складчатого обрамления на основе плитотектонического и плюмового анализа», авт.: Кузьмин М. И., Дриль С. И., Воронцов А. А., Перепелов А. Б., Антипин В. С., Макрыгина В. А., Горнова М. А., Семинский Ж. В. и др.
5.4. Подготовлены к аттестации следующие стандартные образцы: Гранит СГ-4, Лерцолит ЛЩЦ-1, Амфибол Амф-1, Микроклин Ми-1, Кварц Кв-1.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2005, 2 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Организация
ГИН РАН
профинансировано
Тема
Использование петрологических индикаторов геодинамической эволюции древних кратонов и складчатых областей для целей выявления рудоконтролирующих факторов и определения возраста основных рудогенерирующих процессов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Тектоника, геодинамика, металлогения крупных сегментов Мирового океана и арктических и дальневосточных континентальных окраин России как научная основа их рационального освоения и прикладных разработок в области прогноза природных ресурсов.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
2
Тема
Технология снижения риска и уменьшения последствий техногенных катастроф с обеспечением эффективного недропользования и безопасности освоения месторождений с повышением извлечения богатой руды в условиях больших глубин и аномально высокого напряженного состояния горного массива.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
2
Тема
Развитие методической составляющей регионального отделения Центра метрологического обеспечения и оценки соответствия нанотехнологий и продукции наноиндустрии в Сибирском федеральном округе.
Продолжительность работ
2011, 7 мес.
Бюджетные средства
8 млн
Количество заявок
1
Тема
Состав, источники рудообразующих магм и геодинамика их формирования.
Продолжительность работ
2008, 3 мес.
Бюджетные средства
1,2 млн
Количество заявок
1