Международная группа ученых разработала и запатентовала новый способ картирования сложных геологических объектов — аккреционных комплексов: массивов пород, образованных в результате надвигания одной тектонической плиты на другую при закрытии древнего океана и последующего горообразования. С геологическими процессами, приводящими к образованию аккреционных комплексов, связано и появление месторождений полезных ископаемых, в том числе редких и редкоземельных элементов, цветных и тяжелых металлов.

Метод, предложенный исследователями Новосибирского государственного университета, Института геологии и минералогии им. В. С. Соболева СО РАН, Дальневосточного геологического института Дальневосточного отделения РАН и Токийского института технологий (Япония) основан на модели стратиграфии океанической плиты (СОП — последовательности образования и накопления геологических пород на ней) и корректной интерпретации данных, полученных в ходе полевых исследований. Обычно при составлении геологической карты принято руководствоваться законом Стено, который постулирует, что если один пласт горных пород лежит на другом, то нижний образовался раньше. Однако в аккреционных комплексах исходное расположение слоев нарушено: часто более древние породы расположены поверх тех, что моложе. Поэтому при картировании участков складчатых поясов без учета предложенной методики могут возникать значительные ошибки: как минимум исследователи просто не выделяют аккреционные комплексы и/или элементы СОП и последующая реконструкция геологических событий может быть искажена.

«СОП — это устойчивая ассоциация пород, которые образуются на различных участках океанического дна по мере движения океанической плиты от места ее зарождения в зоне срединно-океанического хребта до места ее исчезновения в зоне субдукции (там океаническая кора "умирает", погружаясь в мантию. — Прим. ред.). Наш метод построен на изучении фрагментов пород СОП, оставшихся на поверхности, а эти "кусочки" могут быть и очень маленькими по геологическим меркам, и достаточно большими — от нескольких до сотен метров. В процессе закрытия океана часть пород срезается с верхней части океанической плиты и входит в состав аккреционного комплекса. Причем временные промежутки между такими "соскабливаниями" могут составлять десятки, а то и сотни миллионов лет», — говорит автор патента заведующая лабораторией эволюции палеоокеанов и мантийного магматизма геолого-геофизического факультета НГУ, старший научный сотрудник лаборатории магматизма и рудообразования ИГМ СО РАН кандидат геолого-минералогических наук Инна Юрьевна Сафонова.

Представьте: в далеком прошлом (например, триста миллионов лет назад) под континентальную плиту двигалась океаническая, и с последней постоянно срезались пачки горных пород, одинаковых по составу (базальты — кремни — аргиллиты — песчаники). Эти пачки присоединялись друг к другу, причем более молодые пододвигались под более древние, образуя своеобразный слоеный пирог, то есть аккреционный комплекс. Геологам, исследующим такой объект, важно найти поверхности срыва, определить наклон и направление смещения разрывных нарушений и возраст каждой пачки, что в дальнейшем позволит определить направление субдукции). Задача сильно осложняется тем, что в тот момент, когда происходил срыв, породы были слабо консолидированными, насыщенными водой, и поэтому поверхности раздела между ними практически не видны.

«Проблема в том, что мы часто не наблюдаем видимых признаков разрывных нарушений (надвигов, поддвигов), и можем установить их наличие, только определив возраст пород в каждой пачке. Исследователи, работавшие на аккреционных комплексах ранее, называли их просто хаотическими. А при более детальном изучении выясняется, что хаос — это только на первый взгляд; применяя наш метод, можно реконструировать исходную последовательность пород даже в таких сложно построенных геологических структурах, как аккреционный комплекс», — говорит Инна Сафонова. 

Пачки пород, составляющие аккреционный комплекс, часто расположены субвертикально, и чтобы определить верх и низ геологического разреза, что является основой картирования, ученые используют косвенные признаки: расположение элементов фауны в донных осадках, форму «подушек» застывшей базальтовой лавы. Например, последние часто похожи на конус и его «острие» маркирует нижнюю часть базальтового слоя. Возраст пород из пачек устанавливают по остаткам скелетов мельчайших морских организмов (радиолярий и других) или с помощью изотопного датирования, в первую очередь цирконов из песчаников. (Циркон — минерал, встречающийся почти во всех магматических породах, очень стойкий к механическому разрушению, поэтому он накапливается в песчаниках. В кристаллическую решетку минерала легко встраивается уран, что позволяет использовать циркон для U — Pb датирования. — Прим.ред.). 

 

Полевые работы 

 

В результате последовательного развертывания геологической летописи исследователи смогут составить корректную карту, установить направление субдукции — это очень важный факт для разработки тектонических моделей и реконструкций — и уточнить места, перспективные для поиска полезных ископаемых.

«Разведка месторождений, особенно связанных с внутриконтинентальными горными массивами, которые образовались при закрытии океанов, не может быть объективной без хорошей геологической карты. Созданный и запатентованный нами метод позволяет надежно диагностировать наличие древнего океана или островной дуги (цепочка вулканических островов над зоной субдукции, где одна литосферная плита погружается под другую. — Прим. ред.), а ведь именно с надсубдукционными комплексами связано формирование месторождений многих полезных ископаемых. Например, медно-порфировых, однако процесс их образования досконально не изучен. Предполагается, что как раз тектоническое разрушение островных дуг является триггером к появлению этих типов залежей меди», — комментирует Инна Сафонова.

Регистрация патента позволит его авторам с большей уверенностью обосновывать значимость дальнейших исследований аккреционных комплексов.

«Если говорить о практической стороне, конечно, нам бы очень хотелось, чтобы организации, которые занимаются геологической съемкой, прогнозированием месторождений металлов и полуметаллов, взяли на вооружение наши разработки. Во-первых, очень важно обнаружить и выделить аккреционный комплекс, во-вторых, он должен картироваться крупномасштабно, съемка 1:100 000, 1:200 000 не даст достаточно детальных, а следовательно, достоверных данных о геологическом строении объекта, его истории и, как результат, о практических перспективах, связанных с ним», — отмечает Инна Сафонова.

Надежда Дмитриева

Фото предоставлены Инной Сафоновой

Похожие новости

  • 02/10/2018

    Сибирские ученые подводят итоги полевого сезона на научно-исследовательской станции «Остров Самойловский»

    Как и в предыдущие годы, для детального всестороннего изучения арктической мерзлоты был сформирован междисциплинарный отряд: в него вошли геологи, геофизики, палеонтологи, почвоведы и ботаники из Сибирского отделения РАН.
    207
  • 04/10/2018

    Миссия: найти всё, что скрыто. Петрологические исследования сибирских учёных на Южных Курилах

    Сибирские ученые ведут петрологические исследования кальдерных комплексов на южных Курильских островах, чтобы понять причины, механизмы и последствия извержений гигантских вулканов. Горные породы, минералы и включения в них могут многое рассказать об условиях формирования магм и их эволюции в очагах, питающих вулканы.
    255
  • 04/10/2017

    Как «прочитать» историю древних пород

    ​Привычная еще со школы карта мира не так статична, как кажется. На самом деле поверхность нашей планеты постоянно меняется: плиты Земной коры движутся, отдаляются или сталкиваются, погружаются друг под друга — в результате растут или разрушаются горы, появляются новые океаны и континенты.
    459
  • 20/01/2017

    Новосибирские и французские ученые получили новые данные о процессе формирования кратона

    Российские и французские ученые исследуют Сибирскую платформу в Арктике. Специалисты из Новосибирского государственного университета (НГУ) и Института геологии и минералогии (ИГМ) СО РАН занимаются исследованием кратонов - стабильных участков континентальной коры, занимающих большую часть объема всех континентов.
    1465
  • 16/06/2017

    Геологи подводят итоги международного пятилетнего проекта ЮНЕСКО

    ​В этом году геологи подводят итоги пятилетнего крупномасштабного проекта, в котором приняли участие 700 специалистов из разных стран мира. Проект Международной геологической программы ЮНЕСКО посвящен образованию континентальной коры Центральной Азии.
    939
  • 09/06/2018

    ​Сибирские геологи готовят исследовательские проекты в программу развития СО РАН

    ​Геологи Сибирского отделения РАН готовят исследовательские проекты в программу развития СО РАН согласно поручению Владимира Путина. Ученые обеспокоены конечностью разведанных запасов минерального сырья Сибири и Дальнего Востока.
    342
  • 07/12/2018

    Новосибирские ученые вырастили уникальный нелинейный кристалл

    ​В рамках широкого взгляда на современную медицину научной проблемой является отсутствие диагностики, способной надежно диагностировать большой круг заболеваний на их ранней предсимптомной стадии. Оптические методы (создание широкозонных спектрометров) являются перспективным, активно развивающимся малоинвазивным направлением.
    222
  • 27/07/2018

    Российские ученые обнаружили новый минерал в метеорите из Бурятии

    ​Ученые Уральского федерального университета (УрФУ, Екатеринбург) совместно с коллегами из Новосибирска и Улан-Удэ обнаружили новый минерал в железном метеорите "Уакит", который был найден в Бурятии в 2016 году.
    462
  • 05/04/2018

    Новосибирские геологи изучили поведение молекулы бензола при высоких давлениях и температурах ради новых знаний о космосе

    Ученые НГУ (Лаборатория экспериментальной геохимии и петрологии мантии Земли ГГФ НГУ) и Института геологии и минералогии СО РАН вместе с коллегами из Токийского университета изучили поведение бензола при высоких давлениях и температурах с использованием различных экспериментальных методов на нейтронном ускорителе J-PARC (Япония).
    552
  • 10/05/2016

    В горах Тянь-Шаня геологи нашли древние «Гавайи»

    ​Международный коллектив ученых под руководством новосибирского геолога Инны Сафоновой обнаружил фрагменты древних океанических островов в горах Тянь-Шаня и оценил размеры исчезнувшего океана. Ученые считают, что по своей природе палеострова близки к современным Гавайским.
    1962