Новые изотопные, геохимические и геохронологические данные подтверждают широкое распространение в период от среднего палеоцена до раннего эоцена (60–53 млн лет назад) постсубдукционного кислого магматизма на всей территории Сихотэ-Алиня (Юго-Восток России), что согласуется с данными по Северо-Восточному Китаю, южной части Корейского п-ва и Японии. Вещественные особенности постсубдукционных магматических пород А‑типа на территории Сихотэ-Алиня свидетельствуют о взаимодействии слэба с деплетированной мантией в результате ее подъема через разрывы в этом слэбе на окраине континента (рис. 1). Среднепалеоценовый – раннеэоценовый магматизм не связан с процессами субдукции, но синхронен со сдвиговой тектоникой и прекращением развития аккреционной призмы, что свидетельствует о смещении тектонического режима от субдукции океанической плиты на конвергентной окраине к параллельному скольжению и образованию трансформации континентальной окраины. Полученные новые данные несовместимы с тектонической моделью субдукции Изанаги-Тихоокеанского хребта под континентальную окраину Восточной Азии в период 60–50 млн лет назад.
(Grebennikov A.V., Kemkin I.V., Khanchuk A.I. // Geoscience Frontiers. 2021. Vol. 12, iss. 4. Article 101142. DOI: 10.1016/j.gsf.2021.101142.)

Рис. 1 Геодинамическая модель образования разрыва слэба в пределах континентальной окраины Восточной Азии в результате изменения вектора направления движения океанической плиты в раннем палеоцене

Выполнено сравнение геолого-геофизических особенностей сооружений юго-восточного фланга Алданской антеклизы с нефтегазоносными структурами Западно-Сибирской плиты, Сибирского кратона и Северного Сахалина. Установлено, что размещение залежей углеводородов в них контролируют рифто-грабены, горсты и разломные зоны глубинного заложения палеотрансформного типа. Представлены доказательства проникновения таких разломов в над-, подсубдукционную астеносферы и насыщения газами, флюидами с последующей их миграцией в метасоматизированную мантию и земную кору. На основании сравнительного анализа факторов, контролирующих нефтегазоносносные районы Сибири и Дальнего Востока России, Учурская зона Алданской антеклизы причислена к потенциально перспективной на обнаружение продуктивных залежей углеводородного сырья (рис. 2). (Khomich V.G., Boriskina N.G. // J. of Petroleum Science and Engineering. 2021. Vol. 201. 108501. https://doi.org/10.1016/j.petrol.2021.108501.)

Рис. 2 Схема размещения терра-аквальных бассейнов Алданской антеклизы, Охотского моря и Тихого океана

Впервые получены данные по стронциево-изотопному составу меловых бентосных, семи-пелагических и пелагических беспозвоночных Северо-Западного и Центрального Кавказа, Дагестана и Грузии. Подтверждаются представления о существовании двух стронциево-изотопных минимумов в аптское время (рис. 3): слабо выраженного раннеаптского и продолжительного позднеаптского. Результаты комплексных геохимических и биостратиграфических исследований свидетельствуют о том, что данные минимумы датируют периоды интенсивного подводного базальтового вулканизма, в результате которого, в частности, были сформированы крупнейшие подводные плато Онтонг-Ява и Кергеленское (около 120–110 млн лет назад). Эти события сопровождались повышением температуры, развитием бескислородных условий, повышением уровня моря и снижением морской биопродуктивности.
(Zakharov Y.D., Kuznetsov A.B., Kakabadze M.V. et al. // Cretaceous Research.2021. Vol. 124. Article 104834. https://doi.org/10.1016/j.cretres.2021.104834.)

Рис. 3. Значение Sr-изотопных данных по нижнему мелу Кавказа и Поволжья для определения основных фаз аптского подводного базальтового вулканизма

Для объяснения наличия пород океанического происхождения комплекса Хэйлунцзян (северо-восточный Китай), отделенных от Тихоокеанского побережья более древними образованиями террейна Цзямусы, предполагалось существование здесь захлопнувшегося палеоокеана Муданьцзян. В результате комплексных исследований установлено, что данные породы отнюдь не маркируют место закрытия палеоокеана, а представляют собой выведенное на поверхность подземное близгоризонтально залегающее западное продолжение окраинно-континентальной аккреционной призмы Наданьхада-Бикинского террейна. Комплекс Хэйлунцзян образует, согласно этой трактовке, тектонические окна среди более древних образований террейна Цзямусы (рис. 4). Показано, что для объяснения формирования Хэйлунцзянского комплекса нет, таким образом, необходимости предполагать существование океана Муданьцзян. Особенности строения этого комплекса и условия его залегания могут быть объяснены процессами плоской субдукции тихоокеанского слэба в юре и его деформированием в раннемеловое время. (Голозубов В.В., Ханчук А.И. // Тихоокеанская геология. 2021. Т. 40, № 4. С. 3–17. DOI: 10.30911/0207-4028-2021-40-4-3-17.)

Рис. 4 Предлагаемая модель формирования комплекса Хэйлунцзян в обстановке плоской субдукции и последующих дислокаций: 1 – континентальная литосфера; 2 – аккреционная призма; 3 – тихоокеанский слэб; 4 – мантия; 5 – меловые и кайно- зойские отложения бассейна Суньляо; 6 – разломы

Для решения проблемы классификации сейсмических волн в режиме реального времени на основе технологий машинного обучения разработан новый метод, способный анализировать спектрограммы исходного сигнала, используя архитектуру на основе внимания (трансформер) без  применения свёртоных слоев (рис. 5). Получаемая при этом модель обладает лучшей обобщающей способностью и точностью для различных локальных сейсмических сетей по сравнению с существующими технологиями. Метод более чем на 30% эффективнее на этапе эксплуатации относительно существующих подходов, что позволяет внедрять модель на обычном серверном оборудовании без применения графических ускорителей. Автоматизация процесса классификации сейсмических волн в режиме реального времени позволит построить полностью автоматический процесс рутинной обработки сейсмологических данных. (Stepnov A., Chernykh V., Konovalov A. // Sensors. 2021. Vol. 21, iss. 18. 6290. https://doi.org/10.3390/s21186290.)

Рис. 5 Пример прогнозов времен вступлений для трех моделей при непрерывной обработке одноминутной трехканальной сейсмограммы. Сейсмограмма содержит вступления P и S волн от локального землетрясения на севере Сахалина (М3.1). P, S, N – значения функции SoftMax (интерпретируются как вероятности) для P/S волн и шума соответственно. Красные вертикальные линии – это фазы, которые были отмечены вручную оператором-сейсмологом. Звездами обозначены максимальные значения SоftМax для вступлений сейсмических волн

На основе современных геофизических и сейсмотомографических данных впервые показано, что формирование позднемезозойско-кайнозойских рудно-магматических систем провинции мирового класса Карлин (Невада, США) предопределено воздействием производных двух ярусно расположенных астеносфер: подслэбовой и надслэбовой под континентальной литосферой. Нижняя, размещенная в транзитной зоне мантии под субдуцированной океанской плитой Фараллон, сообщалась с верхней астеносферой посредством апвеллинга тороидальных и полоидальных флюидно-энергетических потоков. Известные тренды благороднометалльного оруденения карлинского типа контролировались двумя проницаемыми структурами глубинной геодинамики: субширотной разломной зоной трансформного типа Мендосино и палеоспрединговым центром Восточно-Тихоокеанского поднятия (рис. 6). Проведенные исследования указывают на необходимость особого внимания специалистов к анализу глубинной геодинамики при выборе площадей для прогнозно-поисковых работ. (Khomich V.G., Boriskina N.G. // International J. of Earth Sciences. 2021. Vol. 110, iss. 6. P. 2043–2055. https://doi.org/10.1007/s00531-021-02056-2.)

Рис. 6 Расположение основных трендов золоторудных месторождений карлинского типа относительно геофизических аномалий, геодинамических границ и возраста минерализации

Впервые показано, что единственные в своем роде месторождения-гиганты скарновых боросиликатных руд однотипно сопряжены с субдукционным меланжем, критически важнейшим компонентом которого являются фрагменты бороносных эвапоритовых толщ океанических атоллов. На основе обобщения современных геологических данных и результатов изучения изотопно-геохимических особенностей боросиликатных руд показано, что формирование бороносных скарнов следует связывать как непосредственно с преобразованием in situ бороносных эвапоритовых толщ позднепермского возраста на месторождении Ак-Архар, так и с мобилизацией и переотложением бора на некотором удалении от эвапоритового источника в зонах скарнирования в условиях интенсивной позднемезозойской постаккреционной флюидно-магматической переработки субдукционного меланжа на Дальнегорском месторождении. (Ханчук А.И., Раткин В.В., Елисеева О.А. // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. Т. 498, № 1. С. 32–37. Переводная: Khanchuk A.I., Ratkin V.V., Eliseeva O.A. // Doklady Earth Sciences. 2021. Vol. 498, pt 1. Р. 379–383.)

Развитие оригинальной модели обогащения угленосных толщ редкоземельными и сопутствующими (Zr, Nb, Ga, U и др.) стратегическими элементами позволяет прогнозировать распространение данной минерализации в осадочных бассейнах, приуроченных к крупным изверженным провинциям. Обязательным условием этой минерализации предполагаются толщи щелочной пирокластики (источники металлов) и вулканогенный флюид, а не угольные пласты. На основании изучения месторождения стратегических элементов туфогенного типа Эмейшанской изверженной провинции (Ю. Китай) и перспективной туфогенной минерализации Таримской провинции (С.-З. Китай), сходных по геохимии вулканитов, показано (рис. 7), что в обеих провинциях проявлен глубинный углекислый флюид, однако сухой палеоклимат и, как следствие, отсутствие синхронного вулканизму угленакопления в Таримском бассейне могут не оправдать ожидания в отношении перспектив редкометалльной минерализации. (Nechaev V.P., Dai S., Zhao L. et al. // Ore Geology Reviews. 2021. Vol. 133. 104081. DOI: 10.1016/j.oregeorev.2021.104081.)

Рис. 7 Сравнительные палеогеографические схемы (А и Б) и геологические разрезы по скважинам (В) Эмейшанской и Таримской изверженных провинций

Предложен новый метод оценки температурных условий морской среды геологического прошлого, основанный на использовании данных по изотопному составу азота глинистых толщ. Вариации значений δ¹³N в разрезах пермотриаса Cеверо-Востока России (рис. 8) связываются с возрастающей ролью процесса денитрификации (в холодных условиях, часто под влиянием апвеллингов) и с усилением процесса фиксации азота атмосферы цианобактериями (в теплых условиях), основными процессами глобального азотного биогеохимического цикла. (Захаров Ю.Д., Хорачек М., Бяков А.С. // Стратиграфия. Геологическая корреляция. 2021. Т. 29, № 2. С. 79–99. DOI: 10.31857/S0869592X21020071.)

Рис. 8 N- и С‑изотопный состав глинистых отложений пограничных слоев перми и триаса разреза Правый Суол Южного Верхоянья. ФС – фиксационные сигналы, ДС – денитрофикационные сигналы

Исследована сейсмотектоническая позиция сильного землетрясения (ML 5,0), произошедшего на юге о-ва Сахалин 13 сентября 2020 г. Оно стало причиной повреждений некоторых зданий с дефицитом класса сейсмостойкости, которые уже испытывали воздействия более сильного события, произошедшего в 2000 г. Показано, что исследуемое землетрясение связано с накоплением тектонических напряжений субширотного сжатия и локализацией статических напряжений, инициированных Углегорским землетрясением 2000 г. (Mw 6,8), что в совокупности привело к возникновению неустойчивости и сдвиговым перемещениям по разлому (рис. 9). Оценка сейсмического потенциала разломных зон с учетом постсейсмических эффектов является крайне важной практической задачей в связи с реализацией государственных программ по переселению людей из ветхого и аварийного жилья. (Коновалов А.В., Ханчук А.И., Степнов А.А., Степнова Ю.А. // Докл. РАН. Науки о Земле. 2021. T. 497, № 1. С. 67–70. https://doi.org/10.31857/S2686739721030075.)

Рис. 9. Приращение критических Кулоновских напряжений на глубинах 5 км (а) и 10 км (б), инициированных Углегорским землетрясением 2000 г. (Mw 6,8), и эпицентры землетрясений (M≥5) в исследуемой области c 1 января 1960 по 13 сентября 2020 г. Глубинные разломы: I – Западно-Сахалинский, II – Центрально-Сахалинский

 Исследованы возможности создания основ технологии комплексного извлечения полезных компонентов из титаноносных россыпей Ариадненского узла с применением приемов пиро-гидрометаллургии. Использование сульфата аммония и тиокарбамидно-тиоцинатных выщелачивающих растворов позволило выделить из шлихового материала диоксид титана, золото, а также широкий спектр попутных высокотехнологичных металлов. Полученный опыт глубокой переработки золото-ильменитового минерального сырья поможет более обоснованно наметить пути освоения дальневосточных комплексных месторождений с соблюдением принципов рационального природопользования и охраны окружающей среды (рис. 10). (Ханчук А.И., Молчанов В.П., Медков М.А. // Докл. РАН. Химия, науки о материалах. 2021. Т. 498, № 1. С. 59–63. DOI: 10.31857/s2686953521030055.)

Рис. 10 Технологическая схема извлечения диоксида титана из ильменитового концентрата

Разработан метод восстановления сульфатной серы в сульфид серебра (Ag₂S) на основе применения реактива Киба для изотопного анализа серы, включая малораспространенные изотопы ³³S и ³⁶S. Метод применим для подготовки геологических проб с низким содержанием серы и пригоден для работы с образцами сульфатной серы как в твердой (BaSO₄), так и в жидкой фазе (H₂SO₄). Достигнутый уровень воспроизводимости ±0,2‰, ±0,027‰ и ±0,38‰ для величин δ³⁴S, Δ³³S и Δ³⁶S соответственно (табл. 1) является достаточным для изучения эффектов масс-независимого фракционирования серы в фотохимических процессах, а также для исследований изотопных аномалий в осадочных архейских породах. Достоинством метода является экспрессность, простота и малозатратность пробоподготовки сульфатов к мультиизотопному анализу серы. Разработанный метод особенно востребован при решении задач, связанных с выяснением источника и генезиса серы на месторождениях, а также при определении роли биогенных и абиогенных факторов в процессах рудообразования. (Яковенко В.В., Игнатьев А.В., Веливецкая Т.А. // Геохимия. 2021. Т. 66, № 4. С. 379–384. DOI: 10.31857/S0016752521040099.)

На основе комплекса современных региональных геологических обобщений, результатов петрофизического, минералого-геохимического и изотопно-геохимического изучения рудовмещающих пород и руд Таежного месторождения сформирована фундаментальная основа прогнозно-поисковой модели и предметной оценки перспектив выявления однотипных кайнозойских месторождений серебра в северных районах Сихотэ-Алиня. Впервые предметно акцентировано внимание на реальные перспективы обнаружения месторождений массивных сульфидных руд в толщах раннемеловой Кемской палеоостровной дуги. (Раткин В.В., Симаненко Л.Ф., Пахомова В.А., Елисеева О.А. // Тихоокеан. геология. 2021. Т. 40, № 2. С. 21–38. DOI: 10.30911/0207-4028-2021-40-2-21-38.)

Находки минералов системы Ag–Au–Cu в глубоководных кобальт-марганцевых корках (КМК) подводных гор, относящихся к трем значительно разобщенным районам С-З Пацифики, впервые показали неслучайное и более широкое, чем принято считать, их развитие в океане (рис. 11). До настоящего времени причины наличия аутигенных минералов золота в пелагических Fe-Mn рудах, сформированных на больших глубинах в холодной среде, не имели непротиворечивого объяснения. Прежде всего из-за крайне низкой концентрации Au в осадках и в морской воде, а также дефицита восстановителей, необходимых для дестабилизации галогено- и гидроксокомплексных ионов золота. Предложена оригинальная биогеохимическая модель кристаллогенезиса природных золотых сплавов в глубоводной морской обстановке Fe-Mn рудоотложения, свидетельствующая о «чуждости» этих минералов-акцессориев железомарганцевым оксигидроксидным рудам. (Иванов В.В., Ханчук А.И., Михайлик П.Е. // Докл. РАН. 2021. Т. 497. № 1. С. 44–48. DOI:10.31857/S2686739721030038; Mikhailik P., Mikhailik E., Ivanov V. // Minerals. 2021.11.979. https://doi.org/10.3390/min11090979.)

Рис. 11 Места находок Au-носных Fe-Mn корок подводных гор С-З Пацифики. Фото корок (a, b). Диаграмма геохимической дискриминации корок (A). Схема биодеградации металл органических комплексов (внизу слева). Электронно -микроскопические изображения тонких золотин (внизу справа)

Впервые металлы платиновой группы обнаружены в золотых россыпях Литовского рудно-россыпного узла (рис. 12), что открывает новые перспективы для платинометалльного прогнозно-металлогенического районирования региона. Предложена метаморфогенно-гидротермальная модель платиноидного кристаллогенезиса, учитывающая особенности геологической истории данной территории, наличие разнотипных метаморфитов (в т.ч. динамометаморфитов) и отсутствие ультрабазитового магматизма. Модель отражает факторы структурно-вещественных преобразований минеральных масс в зонах нарушений сдвиговой кинематики, процессы диспергирования вещества, флюидообразования, миграции металлоносных гидротерм и отложения рудного вещества на восстановительных барьерах. (Иванов В.В., Ханчук А.И., Колесова Л.Г. // Докл. АН. 2021. Т. 498, № 2. С. 152–157. DOI: 10.31857/S2686739721060086.)

Рис. 12 Геологическое строение юга Сергеевского террейна, аллохтонной пластины палеозойского орогенного пояса на юрской аккреционной призме и (на врезке) локализация Pt-носных россыпей Литовского рудно-россыпного узла (цветной блок). СЭМ‑изображения и ЭДС‑спектры состава кристаллов сперрилита и изоферроплатины с новообразованиями фазы RhPt(As, S)3, купрородсита и рустенбургита (черно-белыйблок)

Предложена методика определения элементного состава углей и углистых пород, по которой с использованием открытого кислотного разложения и измерения концентраций элементов методом ИСП-МС исследованы пробы углей, углистых пород и углефицированной древесины месторождения германия «Спецугли», расположенного в восточной части Павловской угленосной впадины Приморского края и месторождений юга Кузнецкого бассейна. Выполнено сравнение полученных данных по ИСП-МС и ИНАА методам, дана метрологическая оценка результатов определения элементов в исследованных пробах. Сравнительный анализ полученных данных показал допустимое расхождение результатов, полученных методами ИСП-МС и ИНАА по выбранным элементам. При этом показано, что методом ИСП-МС возможно определение более широкого спектра химических элементов, включая всю группу редкоземельных элементов. (Зарубина Н.В., Блохин М.Г., Остапенко Д.С. и др. // Изв. Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332, № 3. С. 99–112. DOI: 10.18799/24131830/2021/03/3105.)