Установлена природа графитизации и благороднометалльной (БМ) минерализации в метаморфитах северной части Ханкайского террейна (Приморье). Неравномерное распределение в породах графита и БМ, тонкая дисперсность и особенности состава последних позволяют считать их происхождение связанным с эндогенными процессами при участии восстановленных глубинных флюидов. Ассоциация фтора, хора, брома и иода с рудными фазами и графитом свидетельствует о транспортировке БМ галоген- и углеродсодержащими флюидами. Неоднородное распределение металлов в графите, микроглобулярная структура (рис. 1) и изотопный состав углерода указывают на его газоконденсатную кристаллизацию. Таким образом, преобладающая масса изученного БМ комплекса пород имеет флюидно-магматическое происхождение при участии экзо- и метаморфогенных источников металлов. (Khanchuk A.I., Nechaev V.P., Plyusnina L.P. et al. // Ore Geology Reviews. 2013. Vol. 53. P. 276–286; Ханчук А.И., Плюснина Л.П., Руслан А.В. и др. // Геол. рудн. месторождений. 2013. Т. 55, № 4. С. 261–281; Плюснина Л.П., Шумилова Т.Г., Исаенко С.И. и др. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 4. С. 88–99.)

Рис. 1. Глобулярная микроструктура графита в углеродистом метасоматите (снято на сканирующем атомно-силовом микроскопе серии Solver в ИХ ДВО РАН)

В процессе экспериментального изучения взаимодействия платины с углеродистым веществом и серой при 200–400 °С и 1 кбар общего давления впервые синтезирована поверхностно-активная углеродистая пленка с многочисленными включениями микро- и нанокристаллов платины (рис. 2). Платиноуглеродная многослойная пленка является активным катализатором химических реакций. Появление на углеродистых пленках выделений сложного состава, включающих поступившие Ti и Fe из автоклавов, свидетельствует о том, что углеродную пленку можно синтезировать на поверхности любого металла и использовать для очистки водных растворов от примесных элементов. (Кузьмина Т.В., Плюснина Л.П., Лихойдов Г.Г. // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 6. С. 653–657; Плюснина Л.П., Кузьмина Т.В., Ханчук А.И. и др. // Докл. АН. 2013. Т. 453, № 6. С. 647–649; Plyusnina L.P, Kuz’mina T.V., Likhoidov G.G. // Experiment in Geosciences. 2013. Vol. 19, N 1. P. 89–92.)

Рис. 2. Многослойная микропористая углеродная пленка на платиновой подложке с многочисленными включениями микрокристаллов платины (400 °С, снято на сканирующем электронном микроскопе в ДВГИ ДВО РАН)

Установлено, что триасовая и позднеюрская кремневые формации Сихотэ-Алиня образовались в эпохи глобального повышения уровня океана (рис. 3). Скорости биокремнистой седиментации в сихотэ-алинском бассейне в среднем триасе и позднеюрскую эпоху были близки по величине современному кремненакоплению в дальневосточных окраинных морях. При этом самые высококремнистые толщи Сихотэ-Алиня отлагались в позднетриасовую эпоху, при пониженных скоростях кремнистой седиментации, когда в связи с общей пенепленизацией суши и на фоне глобального повышения уровня моря значительно снизилось поступление разбавляющего терригенного материала. Впервые обнаружена благороднометалльная минерализация триасовых углеродистых силицитов Сихотэ-Алиня. (Волохин Ю.Г. Мезозойское и кайнозойское кремненакопление в окраинных бассейнах востока Азии. Владивосток: Дальнаука, 2013. 471 с.)

Рис. 3. Изменение состава триасовых отложений в бассейне р. Хор (Сихотэ-Алинь) и глобальные изменения уровня моря. Породы (1–5): 1 − алевритисто-глинистые, 2 − глинисто-кремнистые, 3 − кремни, 4 − известняки, 5 − углеродистые кремнисто-глинистые; 6 − микрофауна конодонтов

Новые данные, а также обобщение имеющейся геологической и изотопно-геохимической информации позволяют рассматривать Восточно-Сихотэ-Алинский вулканический пояс в качестве полигенной структуры с пространственно совмещенными магматическими образованиями различных геодинамических этапов развития окраины Азиатского континента (рис. 4). При этом к типично субдукционным можно отнести только позднемеловые средние и кислые вулканиты. Формирование кайнозойских преимущественно основных лав происходило после завершения активной субдукции в сложном динамическом режиме перестройки Восточной Евразии в результате столкновения с Индийской плитой. Ранний (эоцен-олигоцен-раннемиоценовый) этап связан с обстановкой скольжения литосферных плит, тогда как последующая позднемиоцен-плиоценовая магматическая активность носила внутриплитный характер. (Мартынов Ю.А., Ханчук А.И. // Петрология. 2013. Т. 21, № 1. С. 94–108.)

Рис. 4. Модель развития Восточного Сихотэ-Алиня в позднем мезозое и кайнозое

Впервые в России проведены прецизионные измерения изотопных отношений кислорода (¹⁸O/¹⁶O, ¹⁷O/¹⁶O), серы (³⁴S/³²S, ³³S/³²S) и углерода (¹³C/¹²C) в метеорите «Челябинск». Изотопные измерения проведены по оригинальным методикам с использованием лазерных систем для локального изотопного анализа серы (пространственное разрешение 50–100 мкм) во включениях сульфидных минералов в  метеоритном веществе и для изотопного анализа кислорода из образцов силикатной матрицы массой около 1 мг. На основе полученных результатов проведена изотопная идентификация метеорита «Челябинск», указывающая на принадлежность данного метеорита к обычным хондритам группы LL (рис. 5). (Ханчук А.И., Гроховский В.И., Игнатьев А.В. и др. //  Докл. АН. 2013. Т. 452, № 3. С. 317–320.)

Рис. 5. Соотношение δ17O и δ18O в метеоритах H-L-LL, марсианских метеоритах и линия масс-зависимого фракционирования изотопов кислорода в земных и лунных породах

Впервые получены изотопно-кислородные и изотопно-углеродные данные по меловым отложениям Британской Колумбии (Канада), отражающие глобальную климатическую тенденцию: существование в этом регионе тропическо-субтропических условий в раннем кампане, сменившихся похолоданием в конце кампана (рис. 6). Положительная изотопно-углеродная аномалия, обнаруженная в верхней части формации Комокс на о-ве Ванкувер, связывается с так называемым пограничным изотопно-углеродным событием сантона и кампана, установленным ранее в Евразии. Отсутствие черных сланцев в верхнем мелу Британской Колумбии хорошо согласуется с представлениями о том, что глубинные воды большинства океанов коньяк-кампанского времени были существенно обогащены кислородом и поэтому последнее из установленных океанических событий, связанных с дефицитом кислорода (коньяк-сантонское OAE 3), по-видимому, не было глобальным. (Zakharov Y.D., Haggart J.W., Beard G. et al. // Sedimentary Geology. 2013. Vol. 295. P. 77–92.)

Рис. 6. Реконструкция температурных условий обитания двустворчатых и головоногих моллюсков Британской Колумбии в позднемеловое время по изотопно-кислородным данным

Впервые рассчитаны изотопные палеотемпературы вод морского бассейна Русской платформы барремско-аптского времени, свидетельствующие о раннеаптском климатическом оптимуме (зона Volgensus–Shilovkensis), пришедшему на смену существенного для мелового периода позднебарремского похолодания (Т = < 18 ^оС). Показано, что раннеаптское глобальное океаническое событие (OAE 1a), связанное с дефицитом кислорода и проявившееся на Русской платформе в виде формирования черных (битуминозных) сланцев в зоне Volgensus–Shilovkensis, совпало по времени как с чрезвычайно теплыми климатическими условиями, так и с негативной изотопно-углеродной аномалией (рис. 7). Полученные результаты важны для корреляции аптских отложений и для прогнозов нефтегазоносности. (Zakharov Y.D., Baraboshkin E.Y., Weisssert H. // Cretaceous Research. 2013. Vol. 44. P. 183–201.)

Рис. 7. Изотопно-кислородные и изотопно-углеродные колебания и рассчитанные палеотемпературы по свидетельствам из баррема и альба Русской платформы (Ульяновская область)

Совместно с сотрудниками Института химии ДВО РАН проведен эксперимент по синтезу углеродных наноструктур из природных графитов Ружинской площади (Приморье) дуговым разрядом в контролируемых по составу электролитах. Получены фуллеритоподобные образования диаметром 10–50 нм, нанотрубки диаметром 5–15 нм и длиной до 4 мкм, пластинки (20–300 нм) и обломки нанографита. Сопоставление природных углеродистых наноструктур, обнаруженных на графите Ружинской площади (рис. 8), и синтезированных из него же искусственных наноформ показывает их удивительное внешнее и внутреннее сходство. Разработанная на этой основе технология получения углеродных наноматериалов с заданными свойствами будет востребована в различных областях науки и техники. (Ханчук А.И., Молчанов В.П., Медков М.А. и др. // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 2. С. 202–204.)

Рис. 8. Выделения углеродистых наноструктур на природном графите (а); фрагмент многослойной углеродной нанотрубки и фулеритоподобных образований (б)

Получены новые данные по изотопному возрасту цирконов из метаморфических и магматических пород Березитового и Кировского месторождений, расположенных в восточном окончании Селенгино-Станового орогенного пояса (рис. 9). Анализ полученных результатов позволил выявить три возрастные эпохи в истории формирования восточной части Селенгино-Станового орогенного пояса (1,87 млрд лет; 380–330 млн лет; 138–125 млн лет). Полученная верхняя граница возраста гнейсов могочинской серии в 1,87 млрд лет хорошо согласуется с данными других исследователей о времени проявления высокотемпературного и высокобарического метаморфизма в породах юго-восточного обрамления Северо-Азиатского кратона. (Вах А.С., Авченко О.В., Горячев А.Н. и др. // Докл. АН. 2013. Т. 450, №  4. С. 432–439.)

Рис. 9. Изотопные U–Pb-диаграммы с конкордией для цирконов метаморфических и магматических пород восточной оконечности Селенгино-Станового орогенного пояса

Определен возраст Малиновской золоторудной магматической системы (105 ±1 млн лет), формирование которой проходило в близком временном интервале с другими крупнообъемными рудно-магматическими системами (Восток-2, Лазурное и др.), соответствующем времени проявления магматизма татибинской магматической серии. Данные по изотопии гафния для габбро-монцо-диоритов изученной золоторудной PМС  свидетельствуют о генерации расплавов при минимальном участии пород коры (рис. 10). Показано, что зона Центрально-Сихотэ-Алинского разлома представляет собой важнейшую структуру генерации глубинных расплавов и связанного с монцонитовым магматизмом многопрофильного оруденения. Специализация оруденения (золотое, вольфрам-медное, медно-порфировое с золотом) зависит от степени корового-мантийного взаимодействия. (Сахно В.Г., Степанов В.А., Гвоздев В.И. и др. // Докл. АН. 2013. Т. 452, № 1. С. 61–69.)

Рис. 10. Изотопная эволюция гафния в хондритовом резервуаре

Установлено, что региональные особенности палеоклиматических изменений на фоне глобальной палеоклиматической ритмики в квартере северной части Тихого океана и прилегающей части Евразийского материка, отраженные в изменении векторов поверхностных течений, были основной причиной пространственно-временного распределения комплексов диатомей (рис. 11). На основе этих данных была усовершенствована зональная диатомовая шкала плиоцена и квартера северной части Тихого океана, учитывающая временное скольжение зональных границ при дробных стратиграфических подразделениях. (Пушкарь В.С., Черепанова М.В., Лихачева О.Ю. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 5. С. 51–65.)

Рис. 11. Характер изменения течений северной части Тихого океана в межледниковые и ледниковые эпохи: 1 – современные теплые течения; 2 – современные холодные течения; 3 – течения межледникового времени морской изотопной стадии 3 (МИС3) при уровне моря на 50 м ниже современного; 4 – течения максимума последней ледниковой эпохи (18 тыс л. н., МИС2) при уровне на -140 м ниже современного; 5 – Ванкаремская низменность; 6, 7 – береговые линии

Установлено, что соотношение изотопов кислорода в опалах может служить критерием оценки температуры их образования. Низкотемпературные осадочные опалы обладают относительно «тяжелым» изотопным составом кислорода независимо от того, в каких породах они сформировались – осадочных или вулканогенных (рис. 12). Примером могут служить австралийские и словацкие опалы А-типа. Гидротермальные опалы характеризуются более «легким» изотопным составом кислорода, значение которого зависит от температуры осаждения из раствора. Чем выше температура раствора, тем «легче» изотопный состав кислорода выпадающего из него опала и тем ближе он к изотопному составу кислорода самого гидротермального раствора. (Высоцкий С.В., Игнатьев А.В., Хлестунова А.Г. и др. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 6. С. 64–67.)

Рис. 12. Изотопные отношения в геотермальных водах и опалах: стрелками соединены составы геотермальных растворов влк. Менделеева (о-в Кунашир, Курильские о-ва) и опалов, выпавших из этих растворов. Цифрами показана температура геотермальных вод на поверхности

Расшифрована инфраструктура Азиатско-Тихоокеанской зоны перехода, три главные системы транзитных разломов которой формировались парагенетически. Это привело к дискретной трансформации сдвига Тан-Лу в структуру растяжения с образованием протяженного Тан-Лу–Зейского рифта, контролирующего крупнейшие на востоке Азии осадочные бассейны с углеводородами. Синхронно происходило растяжение коры вдоль левых сдвигов Бохай-Амурской системы с формированием локальных прогибов с углеводородами (рис. 13). Установленный контроль размещения и формирования рифтогенных осадочных бассейнов парагенетически развивавшимися глубинными сдвигами является существенным вкладом в оценку распределения и прогноза углеводородов восточной окраины Азии. (Уткин В.П. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 3. С. 21–43.)

Рис. 13. Структурно-кинематическая схема формирования локальных впадин Переясловского грабена (юго-восток Среднеамурского бассейна): 1 – кайнозойско-четвертичные базальты (а) и позднемеловые вулканогенно-осадочные комплексы (б); 2 – выступы складчатого фундамента, ограниченные сдвигами (по геофизическим данным); 3–4 – направление растяжений блоков фундамента (3) с формированием локальных впадин (4); 5 – касательное (тангенциальное) сжатие, продуцированное левосторонним смещением блока

На основе новых данных по геохимии разновозрастных вулканических пород о-ва Кунашир реконструированы главные события магматической истории Курильской островной дуги. Установлено, что основные лавы всех возрастных интервалов образованы в обстановке погружения океанической плиты. При этом в миоцен-плейстоценовый этап активный мантийный диапиризм и вулканическая деятельность в раскрывающейся Курильской котловине приводили к разогреву надсубдукционной мантии тыловой зоны и вовлечению в плавление осадочного слоя океанической плиты. Прекращение в плейстоцен-голоцене активного растяжения и снижение магматической активности в тыловой зоне приводило к охлаждению надсубдукционной мантии и возрастанию роли в магмогенезисе низкотемпературного водного флюида, образовавшегося в результате дегидратации измененных базальтов Тихоокеанской океанической плиты. (Мартынов А.Ю. // Петрология, 2013. Т. 21, № 5. С. 517–534.)

Впервые установлено, что процессы, происходящие в подземной гидросфере в результате затопления угольных шахт Приморья и Сахалина, сопровождаются увеличением концентраций растворенных веществ и изменением состава подземных вод. В природно-техногенных структурах продуцируется строго определенный комплекс вторичных твердых и жидких образований (рис. 14), который не зависит от структурно-геологического положения бассейна и характера распространения вод, а определяется формационной принадлежностью надугольной толщи и временем взаимодействия воды с горными породами. (Тарасенко И.А., Зиньков А.В. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 4. С. 100–110; Тарасенко И.А., Зиньков А.В. // Вестн. ДВО РАН. 2013. № 2. С. 106–115.)

Рис. 14. Соотношение основных катионов и анионов в подземных водах районов ликвидированных угольных шахт: 1 – состав вод техногенного комплекса шахт; 2 – состав вод аллювиального горизонта, 3 – трещинного и трещинно-жильного комплексов; 4 – тренд эволюции состава вод

Разработана дискриминантная петрохимическая диаграмма для кислых вулканических пород современных геодинамических обстановок. Она подтверждает вывод об индивидуальности химического состава вулканических пород, сформированных в зонах спрединга, субдукции, скольжения и внутриплитного океанического и континентального магматизма. Апробация диаграммы на примере состава позднемеловых и палеогеновых вулканических комплексов Восточного Сихотэ-Алиня свидетельствует о возможности ее применения при выявлении тектонических обстановок проявления кислого вулканизма и в древние геологические периоды развития Земли (рис. 15). (Гребенников А.В., Попов В.К., Ханчук А.И. // Тихоокеан. геология. 2013. Т. 32, № 3. С. 68–73.)

Рис. 15. Классификационная диаграмма для кислых вулканических пород современных геодинамических обстановок: I − зоны надсубдукционного магматизма островодужного и окраинно-континентального типов; II − зоны скольжения литосферных плит внутри- и окраинно-континентального типов; III − зоны внутриплитного магматизма океанического и континентального типов; IV − зоны спрединга