Geodynamics & Tectonophysics (E-Journal) / Геодинамика и тектонофизика
Not a member yet
725 research outputs found
Sort by
ВЕЩЕСТВЕННЫЙ СОСТАВ И РЕКОНСТРУКЦИЯ ИСТОЧНИКОВ СНОСА ПОЗДНЕДОКЕМБРИЙСКИХ ТЕРРИГЕННЫХ ПОРОД ОСЕЛКОВОЙ СЕРИИ (БИРЮСИНСКОЕ ПРИСАЯНЬЕ)
Get PDFWe present results from petrographic and lithogeochemical studies of the Late Precambrian terrigenous rocks (sandstones, gravelites, and aleuritic sandstones) from the Oselkovaya series of Prisayanie. The studies were conducted to reconstruct the primary composition of the rocks in the source area. It has been found that the rocks in the lower part of the cross-section of this series (Marninskaya suite, and the lower part of the Udinskaya suites) are represented by more coarse-grained terrigenous rocks (gravelites, and sandstones) as compared to the upper part of the cross-section (the upper part of the Udinskaya suite, and the Aisinskaya suite) with sandstones and aleuritic sandstones. Gravelites and sandstones from the lower part of the Oselkovaya series show indicators of epigenetic changes that are less intensively expressed in the rocks from the upper part of the cross-section. The upper and lower parts of the Oselkovaya series are significantly different in terms of lithogeochemistry. The lower rocks show quite low contents of Na2O and ratios K2O/Na2O ranging between 10 and 75. In the terrigenous sediments of the upper part, values of K2O/Na2O do not exceed 1–2. Sandstones and gravelites in the lower part of the Oselkovaya series are characterized by reduced concentrations of radioactive, rare-earth, and highly charged elements, as well as lower concentrations of Ni and Co relative to concentrations of these elements in sandstones and aleuritic sandstones of the Oselkovaya series. The petrographic and lithogeochemical characteristics of the terrigenous sediments of the lower and upper parts of the Oselkovaya series suggest different sources of the denudation of these rocks into the sedimentation basin. It is suggested that acid rocks were the denudation source of the terrigenous rocks in the lower part of the series, and the sandstones and aleuritic sandstones in the upper part of the series were sourced from rocks of a mixed (acid–base) composition. The composition of the rocks in the source area was reconstructed, and the published ages of detrital zircons from the sandstones of the upper and lower parts of the Oselkovaya series were taken into account. The reconstruction suggests that the lower part of the Oselkovaya series resulted from the destruction of the basement rocks in the Siberian craton. The upper part of the Oselkovaya series seems to have formed in the basin, wherein the denudation took place from the orogen formed as a result of the accretion of micro-continents and island arcs of the Paleo-Asian Ocean to the south-western margin of the Siberian craton.В работе представлены результаты петрографических и литогеохимических исследований позднедокембрийских терригенных пород (песчаников, гравелитов и алевропесчаников) оселковой серии Присаянья с целью реконструкции первичного состава пород в области источника сноса обломочного материала. В результате проведенных исследований было установлено, что породы нижней части разреза серии (марнинская и нижняя часть удинской свиты) характеризуются более грубозернистым составом обломочных пород (гравелиты и песчаники) относительно пород верхней части разреза серии (верхняя часть удинской и айсинская свита), которые представлены песчаниками и алевропесчаниками. В гравелитах и песчаниках нижней части оселковой серии диагностируются признаки эпигенетических преобразований, которые менее интенсивно выражены в породах верхней части разреза. Для верхней и нижней части оселковой серии отмечаются существенные литогеохимические отличия. Породы низов серии обнаруживают весьма низкие содержания Na2O, значение K2O/Na2O в них изменяется от 10 до 75. Для терригенных отложений верхней части серии величины K2O/Na2O не превышают 1–2. Песчаники и гравелиты нижней части оселковой серии характеризуются пониженными концентрациями радиоактивных, редкоземельных, высокозарядных элементов, а также Ni и Co относительно концентраций этих элементов в песчаниках и алевропесчаниках верхней части оселковой серии. Совокупность петрографических и литогеохимических характеристик терригенных отложений нижней и верхней части оселковой серии свидетельствует о различных источниках сноса в бассейн седиментации этих пород. Для терригенных пород нижней части серии в качестве основного источника сноса были приняты породы кислого состава, а для песчаников и алевропесчаников верхней части серии предполагается, что источник сноса мог иметь смешанный (кислый – основной) состав. Проведенная реконструкция состава пород в области источников сноса с учетом опубликованных ранее данных о возрасте детритовых цирконов из песчаников верхней и нижней части оселковой серии позволяет предположить, что низы оселковой серии образовались за счет разрушения пород фундамента Сибирского кратона. Верхняя часть оселковой серии могла быть образована в бассейне, снос в который осуществлялся с орогена, сформировавшегося в результате аккреции микроконтинентов и островных дуг Палеоазиатского океана к юго-западной окраине Сибирского кратона
ПРЕДОПРЕДЕЛЕННОСТЬ И СВЯЗЬ ИСТОРИЧЕСКИХ СОБЫТИЙ С ПРИРОДНЫМИ ПРОЦЕССАМИ НА ЗЕМЛЕ И В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ (О ЦИКЛЕ КНИГ ПО ХРОНОЛОГИИ ПРИРОДНЫХ ФЕНОМЕНОВ, ГЕОДИНАМИКЕ И ГЕЛИОГЕОДИНАМИКЕ)
Get PDF.
О ВОЗМОЖНОСТИ СУЩЕСТВОВАНИЯ В ЛИТОСФЕРЕ МАЛЫХ ТАНГЕНЦИАЛЬНЫХ МАССОВЫХ СИЛ. ИХ РОЛЬ В ТЕКТОНИКЕ И ГЕОДИНАМИКЕ
Get PDFThe author continues to investigate additional planetary-level stresses that occur in the crust due to distributed tangential mass forces. Such forces may be related to the daily rotation of the Earth and movements of the relatively solid core relative to the geocenter. In [Rebetskii, 2016], he discusses how the tangential mass forces in the continental crust are influencing additional meridional and latitudinal stresses and attempted to explain regularities of planetary fracturing. In this paper, he considers the role of the tangential mass forces in the occurrence of lateral movement of the lithospheric plates.The author proposes to estimate amplitudes of the tangential mass forces from the difference between the two global ellipsoids of rotation. The reference ellipsoid averages the level surface of the gravity potential, and the second ellipsoid averages the physical surface of the Earth, separately considering continents and oceans. The Earth’s dynamic compression factor estimated from satellite data is 1/305.5. This value corresponds well to the average polar compression of the two rotation ellipsoids, which approximately describes the shape of the Earth’s physical surface. Thus, in the first approximation, the polar compression of the Earth’s physical surface is less than that of the reference ellipsoid (1/298.25) that approximately describes the shape of the level surface of gravity (i.e. geoid).Gravity vectors deviate from the normal to the physical surface of the Earth by relatively small angles, according to calculations from the data on rotation ellipsoids (a maximum value of 16.4 at the 45° latitude). Tangential mass forces are thus small (2.15×10–4 G/cm3 at the 45° latitude). Due to small tangential forces, shear stresses about 0.3 MPa may occur at the base of the continental lithosphere (depths of 120–150 km). In their turn, such stresses can cause a shear flow in the asthenosphere, which provides for movements of the lithospheric plates at velocities of a few centimeters per year. The estimates in this study suggest that the tangential mass forces can be viewed as a possible source of the movements of the lithospheric plates.Regional rotation ellipsoids, that average the physical surface of the continental and oceanic parts of the Earth, were estimated separately for the northern and southern hemispheres. The largest deviations of the ellipsoids from the reference ellipsoid were revealed for the oceanic parts of both hemispheres of the Earth. The regional ellipsoids for the oceanic parts show smaller polar compression (1/313.1 in the northern hemisphere, and 1/306.9 in the southern hemisphere) than that of the reference ellipsoid, and this predetermines the north-south orientation of the tangential mass forces from the poles to the equator. Compared to the reference ellipsoid, polar compression values estimated for the regional ellipsoids of the continental crust are larger (1/296.2) in the northern hemisphere and smaller (1/303.2) in the southern hemisphere. According to the calculations, the oceanic lithosphere makes the major contribution to submeridional movements of the continental plates.Продолжено исследование проблемы формирования в коре дополнительных планетарных напряжений от действия тангенциальных распределенных массовых сил. Генезис таких сил может быть связан с суточным вращением Земли и с перемещениями твердого ядра относительно геоцентра. Если в работе [Rebetskii, 2016] изучалось влияние тангенциальных массовых сил в континентальной коре на формирование дополнительных меридиональных и широтных напряжений с целью объяснения закономерности формирования планетарной трещиноватости, то в этой статье рассматривается роль тангенциальных массовых сил в возникновении латеральных движений литосферных плит.Предложено амплитуды таких тангенциальных массовых сил рассчитывать на основе данных о разности двух глобальных эллипсоидов вращения. Первый усредняет уровневую поверхность потенциала силы тяжести (референс-эллипсоид), а второй – физическую поверхность Земли отдельно в ее континентальной и океанической части. Показано, что коэффициент динамического сжатия Земли, равный 1/305.5 и полученный из спутниковых измерений, хорошо соответствует среднему полярному сжатию двух эллипсоидов вращения, приближенно описывающему форму физической поверхности Земли. Таким образом, в первом приближении физическая поверхность Земли имеет меньшее полярное сжатие, чем референс-эллипсоид (1/298.25), приближенно описывающий форму уровневой поверхности силы тяжести (геоид).Углы уклонения вектора силы тяжести от нормали к физической поверхности Земли, рассчитанные по данным эллипсоидов вращений, имеют достаточно малые значения (максимальное значение 16.4 с на широте 45°), что определяет малые значения и тангенциальных массовых сил (2.15×10–4 г/см3 на широте 45°). Столь малые тангенциальные силы способны привести к появлению у подошвы континентальной литосферы (глубины 120–150 км) касательных напряжений порядка 0.3 МПа. Напряжения такого уровня, в свою очередь, создают в астеносфере сдвиговое течение, обеспечивающее скорости движения литосферных плит в первые сантиметры в год. Выполненные оценки позволяют рассматривать тангенциальные массовые силы как возможный источник движения литосферных плит.Расчеты региональных эллипсоидов вращения, усредняющих физическую поверхность континентальной и океанической части Земли, проведенные отдельно в Северном и Южном полушариях, показали, что в океанической части Земли обоих полушарий наблюдаются наибольшие отклонения этих эллипсоидов от референс-эллипсоида. Океанические региональные эллипсоиды имеют меньшее полярное сжатие (Северное полушарие 1/313.1, Южное полушарие 1/306.9), чем референс-эллипсоид, что определяет меридиональную ориентацию тангенциальных массовых сил от полюсов к экватору. Региональный эллипсоид для континентальной коры Северного полушария имеет большее (1/296.2), а региональный эллипсоид для континентальной коры Южного полушария – меньшее (1/303.2) полярное сжатие, чем референс-эллипсоид. Из результатов расчетов следует, что океаническая литосфера создает наибольший вклад в субмеридиональное движение континентальных плит
СФЕРИЧЕСКИЕ МИКРОЧАСТИЦЫ ИЗ ЗОЛОТОРУДНЫХ КВАРЦЕВЫХ ЖИЛ ИРОКИНДИНСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ (ЗАПАДНОЕ ЗАБАЙКАЛЬЕ)
Get PDFWe have studied the material composition of ore microparticles extracted from gold concentrates of operating quartz vein No. 30 located in the Irokinda deposit, Western Transbaikalia. We consider the origin of such microparticles in connection with our observation data and the previously published structural and geological features revealed in formation of the ore field, as well as tectonophysical conditions of formation of many gold-bearing quartz veins, including vein No. 30.Gold-quartz veins, located in the allochthonous plate thrusted onto the Kelyano-Irokinda belt (Fig. 1), infill the NE-striking fault zones. E.A. Namolov conducted the tectonophysical analysis of the “elementary fracture – ore-bearing suture/joint” system, which provided a genetic explanation of the morphology of ore quartz veins (including vein No. 30) and conditions for formation of their host fault zones. Ore-bearing fractures are combinations of shear and cleavage cracks that occur in case of certain positions of the strain ellipsoid in conditions of horizontal compression. Due to repeated intra-mineralization displacements, the texture of the ores is strappy, and the quartz matrix of the veins contains numerous inclusions of host rocks.The spherical particles have zonal structures and consist of metal nodes and external continuous or discontinuous shells, which thickness ranges from 10 to 400 microns (Fig. 2, Fig. 3). The nodes are composed mainly of native Fe with admixtures of Fe, Mn, Al (Table), the contents of which are typically less than 1.0–1.5 wt %.Characteristic features of the mineral composition of shells of the spheroidal microparticles:– The widespread graphite matrix consisting of minerals of different classes, except for native;– Pyrite in the group of ore oxides of Fe, Mn, Cr, Ti;– A large group of carbonate minerals;– Feldspars and natrosilite among silicates;– The mineral with CaBr2 composition;– Mono-mineral quartz rims.The consequence of metamorphism, i.e. deformational or mechano-chemical transformations of rocks in Irokinda, as well as the autochthon (the rock bed of the Kelyano-Irokinda belt), is the gas-water (‘hydrothermal’) system capable of forming the spherical ore particles with low-temperature mineral rims.The main feature of the structure of the spherical microparticles in Irokinda is a sharp contrast of the crystallization conditions of the metal nodes and their rims. Similar conditions leading to formation of contrasting mineral associations, that are similar in compositions to the discussed spherules, are characteristic of the gas-water-lithoclastitic and gas-water stages of mud volcanoes. For these stages, we suggest the cavitation mechanism of formation of spherical metal particles of Fe, Fe–Cr and other compositions, which is accompanied by combustion (pyrogenic melt) and pyrolysis of hydrocarbon components of the fluid. This mechanism, with the exception of the origin of the melt (in this case, of the friction type) seems to most closely correspond to the actual data. The spheroids are likely to have formed in the pre-ore stage of formation of the quartz veins.The high-temperature metal spherical microparticles revealed in our study can be regarded as specific indicators showing conditions in which the ore-forming system of the dynamo-metamorphic type was functioning to produce gold mineralization on the Irokinda deposit. The structure and composition of these microparticles differ from those of the microspherules from other gold deposits in Transbaikalia (black shale formation in Sukhoi Log, and low–sulphide gold–quartz ore formation in Pervenets), which also belong to the dynamogenic genetic type. However, the ore-forming systems of the compared deposits have two common factors that contribute to formation of spherical microparticles – high tectonic activity manifested by repeated (impulse-type) tectonic movements, and the associated unstable pressure conditions. The consequence of the latter is heterogenization of the gas-water fluid, which, in turn, leads to the cavitation and froth flotation mechanisms.Приведены результаты изучения вещественного состава рудных микрочастиц, извлеченных из золотосодержащих концентратов эксплуатируемой кварцевой жилы № 30 Ирокиндинского месторождения. Авторы попытались рассмотреть их происхождение в связи с опубликованными ранее результатами исследований структурно-геологических особенностей формирования рудного поля, а также тектонофизических условий образования многих золоторудных кварцевых жил, включая и жилу № 30, дополненных нашими наблюдениями.Золоторудные кварцевые жилы локализованы в аллохтонной пластине (рис. 1), надвинутой на Келяно-Ирокиндинский пояс. Они выполняют зоны разломов северо-восточного простирания. Е.А. Намолов с помощью тектонофизического анализа системы «элементарная трещина – рудовмещающий шов (разрыв)» дал генетическое объяснение морфологии рудных кварцевых жил (включая жилу № 30) и условиям формирования вмещающих их зон разломов. Было установлено, что рудовмещающие разрывы представляют собой сочетания трещин скола и отрыва, возникающие при определенных положениях эллипсоида деформации в обстановке одностороннего горизонтального сжатия. Неоднократные внутриминерализационные подвижки обусловили полосчатые текстуры руд и многочисленные включения вмещающих пород в кварцевом матриксе жил.Сферические частицы обладают зональным строением и состоят из металлических ядер и внешних сплошных или прерывистых оболочек, толщиной от 10 до 400 мкм (рис. 2, рис. 3). Ядра в основном сложены самородным Fe с примесью Fe, Mn, Al (таблица), содержания которых обычно не превышают 1.0–1.5 мас. %.Характерными особенностями минерального состава оболочек рассматриваемых сфероидных микрочастиц являются (таблица):– широкое распространение графитовой матрицы, включающей минералы различных классов, кроме самородных;– наличие пирита в группе рудных оксидов Fe, Mn, Cr, Ti;– присутствие большой группы карбонатных минералов;– наличие полевых шпатов и натросилита среди силикатов;– присутствие минерала состава CaBr2;– наличие мономинеральных кварцевых оторочек.Следствием динамометаморфизма, т.е. деформационного или механохимического преобразования пород Ирокиндинского шарьяжа, а также автохтона (толща пород Келяно-Ирокиндинского пояса), является образование газоводной («гидротермальной») системы, способной к формированию рудных сферических частиц с низкотемпературными минеральными каемками.Главная особенность строения сферических микрочастиц Ирокинды заключается в резком контрасте условий кристаллизации металлических ядер и их оторочек. Аналогичные условия, приводящие к образованию сходных по составу с рассматриваемыми сферулами контрастных минеральных ассоциаций, характеризуют газоводолитокластитовую и газоводную стадии формирования грязевых вулканов. Для этих стадий предложен кавитационный механизм образования металлических сферических частиц Fe, Fe-Cr и другого состава, сопровождающийся горением (пирогенный расплав) и пиролизом углеводородных компонентов флюида. Такой механизм, за исключением происхождения расплава (в нашем случае фрикционный), в наибольшей степени соответствует фактическим данным. Образование сфероидов осуществлялось, вероятно, в дорудную стадию формирования кварцевых жил.Обнаруженные и изученные высокотемпературные металлические сферические микрочастицы можно рассматривать как своеобразные индикаторы условий функционирования рудообразующей системы динамометаморфического типа, продуцирующей золоторудную минерализацию на Ирокиндинском месторождении. По строению и вещественному составу они сильно отличаются от микросферул шлаков других забайкальских золоторудных месторождений (Сухой Лог – черносланцевая и Первенец – малосульфидная золотокварцевая рудные формации), также принадлежащих к динамогенному генетическому типу. Однако рудообразующие системы сравниваемых месторождений объединяют два фактора, способствующие образованию сферических микрочастиц: высокая тектоническая активность, заключающаяся в неоднократном (импульсивном) проявлении тектонических подвижек, и иницируемые ею условия нестабильности режима давления. Следствием последнего является гетерогенизация газоводного флюида, в свою очередь обусловливающая появление механизмов кавитации и пенной флотации.
О ДИСКРЕТНОМ СТРОЕНИИ ГЕОСРЕДЫ И КОНТИНУАЛЬНОМ ПОДХОДЕ К МОДЕЛИРОВАНИЮ ЕЕ ДВИЖЕНИЯ
Get PDFThis paper discusses the structure of a geologic medium represented by accessible lithified rocks and provides an overview of methods used to describe its movements. Two basic opinions are considered in the framework of the discussion: (1) an initially homogeneous and continuous geologic medium acquires the structure composed of blocks in the process of the geologic medium’s deformation/destruction/degradation, and (2) a geologic medium is composed of blocks (and often has hierarchic, active, energy-saturated features), and the continuity model is thus not valid for describing the geologic medium’s deformation. Proponents of the first point of view actively apply the standard or modified continuum model of a solid deformed body (SDB) in estimations of the stress-strain state, but the input parameters of this model do not contain any information on discreteness in principle. Authors who support the second opinion, either explicitly or implicitly assume that the block structure of the geologic medium, which is detectable by geological methods, makes a direct and unambiguous impact on all other mechanical properties of the geologic medium and, above all, on the nature of its movements.Based on results obtained by interpreting the data collected in our long-term field studies of rock fracturing, mathematical processing of GPS-measurements, and theoretical models, we agree with the concept of the geologic medium’s block structure, but argue that the geologic block-structure property is not acquired but congenital. Regarding sedimentary rocks, it means that the discrete structure has been already embodied in the rock before sediment lithification, regardless of the intensity of macroscopic deformations. A discrete structure is the form of the geologic medium existence and a cause of the congenital anisotropy of the geologic medium’s strength characteristics. Due to subsequent deformation of the geologic medium, some elements of the structure can be manifested more clearly, and the structure itself can become more complex due to secondary effects. At the same time, the structure of geologic blocks is not directly manifested in the spatial and temporal features of the recent movements in the geologic medium. However, it is not an obstacle to developing continuum models of such movements in the same way as, for instance, the adequacy of the continuum general theory of relativity is not denied in view of the discrete-hierarchical structure of the Universe.The key requirements to a model include its applicability, testability, confirmability/deniability of its predictions in the investigated space-time scale, and compliance with conservation laws. This paper briefly discusses the most important aspects of the continuum approach based on the concept of an effective continuous medium and, above all, the Cauchy continuum model, envisaging that the dynamic response of the medium in spatial descriptions is given only by the Cauchy symmetric stress tensor (T). In more general continuum models of the medium (such as moment, micropolar, micromorphic and other models), the dynamics of the medium may be characterized by asymmetric tensors of force and couple stresses.This paper refutes the unjustified criticism of the continuum model as such criticism is rooted in the mistaken identification of quite special assumptions or ways of setting the problems with the general principles of the continuity model. Special attention is given to critical comments received from supporters of the active geologic medium concept. The paper considers actual difficulties encountered in studies using the continuity model, specifically in coordinated descriptions of the medium containing mobile defects, as well as the medium that is subject to deformation due to movements on its structure, while this structure is hierarchical at any scale level, down to the zero level (which, in particular, concerns the fractal structure). Discussed are causes of some widespread misunderstandings and mistakes in the geoscience literature, as well as the occurrence of conditions facilitating the revival of Aristotle ideas and preNewton concepts in geology, which repeatedly gain the upper hand over the modern ideas of classical physics. The paper considers the problem of reconstruction of stresses in the geologic medium from in-situ kinematic indicators, specifically from irreversible slips. Attention is drawn to the fact that the currently dominating approach ‘imposes’ a priori speculative rules on the geologic medium, such as a relationship between stresses (to be estimated) and the slip directions. Under this approach, the conservation laws are inevitably ignored, which makes it impossible to interpret the obtained results in terms of stress. Under the alternative approach proposed earlier by the author of this paper, the conservation laws being taken into account allows not only to reconstruct the stress tensor field, but also to judge on the geologic medium rheology. It is concluded that rejecting the continuum approach a priori, with a reference to the geologic medium discreteness, is at least unconstructive.Настоящая работа посвящена обсуждению строения геосреды, т.е. доступных для изучения литифицированных горных пород, и способов описания движения этой среды. В рамках обсуждаемых вопросов существуют два мнения: 1) изначально однородная сплошная геосреда приобретает свойство блочности в процессе ее деформирования (а также деструкции, деградации, разрушения) и 2) геосреда является блочной (а нередко, помимо этого, иерархической, активной, энергонасыщенной), и поэтому модель сплошности недопустима при описании ее деформирования. Сторонники первой точки зрения активно применяют стандартную или модифицированную континуальную модель твердого деформируемого тела (ТДТ) в расчетах напряженно-деформированного состояния, но входные параметры модели принципиально не содержат сведения о дискретности. Авторы, придерживающиеся второго мнения, явно или неявно полагают, что блочная структура геосреды, выявляемая геологическими методами, прямым и однозначным образом влияет на все ее иные механические свойства и, в первую очередь, на характер ее движения.Опираясь на интерпретацию данных, полученных в ходе многолетних полевых исследований трещиноватости горных пород, математическую обработку результатов GPS-измерений и построенные теоретические модели, мы соглашаемся с тезисом о блочном строении геосреды, но утверждаем, что свойство геологической блочности является не приобретенным, а врожденным. В отношении осадочных горных пород это означает, что дискретная структура запечатлена в породе еще до момента ее зарождения из осадков (литификации) независимо от интенсивности макроскопических деформаций. Дискретная структура является формой существования геосреды и причиной врожденной анизотропии ее прочностных характеристик. При последующих деформациях геосреды те или иные элементы структуры выявляются четче, сама структура может обогатиться за счет вторичных эффектов.В то же время структура геологических блоков не проявляется прямым образом в пространственно-временных особенностях современных движений геосреды и не служит препятствием к построению континуальных моделей этих движений подобно тому, как, например, дискретно-иерархическая структура Вселенной не отрицает адекватности континуальной общей теории относительности. Важнейшими требованиями к модели являются ее применимость и возможность подтверждения или опровержения ее предсказаний на исследуемом пространственно-временном масштабе, а также выполнение в рамках модели законов сохранения. В работе кратко рассматриваются важнейшие аспекты континуального подхода, использующего концепцию эффективной сплошной среды, и, в первую очередь, модель континуума Коши, в которой динамический отклик среды при пространственном описании задается единственным силовым симметричным тензором напряжений Коши T. В рамках более общих континуальных моделей среды (моментных, микрополярных, микроморфных и т.д.) динамику среды могут характеризовать несимметричные тензоры силовых и моментных напряжений.В статье опровергается неоправданная критика континуальной модели, которая имеет своими корнями отождествление весьма частных предположений или способов постановки задач с общими принципами модели сплошности. Определенное внимание уделяется критике, высказываемой приверженцами концепции активной геосреды. Рассматриваются те действительные трудности, которые встречаются в модели сплошности при отсчетном описании среды с мобильными объемными дефектами, а также среды, деформирование которой происходит вследствие движений по структуре, иерархической на любом масштабном уровне вплоть до нулевого размера, в частности по фрактальной структуре. Обсуждается генезис некоторых типичных ошибок в геолого-геофизической литературе и причины возникновения благоприятных условий для того, чтобы в геологии воззрения Аристотеля и другие доньютоновские представления раз за разом возрождались и одерживали верх над идеями современной классической физики. Рассмотрена проблема реконструкции напряжений в геосреде по натурным кинематическим индикаторам, а именно по необратимым разрывным сдвигам. Обращается внимание на то, что в господствующем сейчас подходе авторы пытаются «навязать» геосреде некоторые априорные умозрительные правила связи искомых напряжений с кинематикой подвижек. В рамках такого подхода законы сохранения неизбежно игнорируются, что не дает возможности интерпретировать получаемые результаты в терминах напряжений. Альтернативный подход, предложенный ранее автором данной работы, позволяет с учетом законов сохранения не только реконструировать поле тензора напряжений, но и, дополнительно к этому, судить о реологии геосреды. В заключение статьи утверждается, что отвергать континуальный подход априори, ссылаясь на дискретность геосреды, по меньшей мере неконструктивно
ГЛУБИННОЕ СТРОЕНИЕ ПЕРЕХОДНОЙ ЗОНЫ СИБИРСКАЯ ПЛАТФОРМА – ЦЕНТРАЛЬНО-АЗИАТСКИЙ ПОДВИЖНЫЙ ПОЯС ПО ТЕЛЕСЕЙСМИЧЕСКИМ ДАННЫМ
Get PDFDeep velocity sections of the transition zone from the Siberian platform to the Central Asian mobile belt are constructed by teleseismic tomography and P-receiver function techniques. An array of the dense ancient Siberian craton is identified in the velocity sections with areas of high seismic velocity. In the SSW section MOBAL_2003, the surface boundary of the craton corresponds to the southern margin of the Siberian platform and is nearly vertical to a depth of 120 km. At larger depths, the craton slides almost horizontally underneath the Tunka rift area. At depths from 150 to 250 km, it is in contact with the area under the Khamar-Daban mountain range. In the southeast, according to the SE velocity section PASSCAL_1992 across the South Baikal basin and the Khamar-Daban mountain range, the Siberian craton thickness is reduced from 270 to 150 km at the contact of the Siberian platform with the Baikal folded area. In this contact zone, the upper part of the craton is wedge-shaped and has an angle of about 45° with the ground surface; it completely tapers off at a depth of 150 km to the east of Lake Baikal. The vertical configuration of the southern segment of the Siberian craton, which evolved with time, may determine the nature of the Baikal rifting in the Cenozoic. По скоростным разрезам, построенным методами телесейсмической томографии и продольной приемной функции, найдены особенности вертикальной конфигурации юга Сибирского кратона, влияющие на Байкальский рифтогенез. Кратон ассоциируется с выявленными на моделях областями повышенной сейсмической скорости. На юго-юго-западном разрезе MOBAL_2003 граница кратона на поверхности соответствует южной окраине Сибирской платформы и до глубины 120 км близка к вертикали. Глубже кратон почти горизонтально уходит под Тункинский рифт, достигая подножия Хамар-Дабана в интервале глубин 150–250 км. На юго-востоке вертикальная конфигурация границы кратона выявляется по форме высокоскоростной аномалии разреза PASSCAL_1992, пересекающего Южнобайкальскую впадину и Хамар-Дабан. Мощность аномалии, свидетельствующей о более высокоскоростной и плотной среде, на контакте Сибирской платформы с Байкальской складчатой областью уменьшается от 270 до 150 км. В районе контакта высокоскоростная аномалия принимает форму клина, который под углом около 45° задвигается от дневной поверхности под озеро Байкал и на глубине 150 км выклинивается восточнее озера.
ЩЕЛОЧНЫЕ ЖИЛЬНЫЕ ПОРОДЫ КАРИЙСКОГО РУДНОГО УЗЛА: СОСТАВ РУДООБРАЗУЮЩИХ РАСТВОРОВ И УСЛОВИЯ ОБРАЗОВАНИЯ (ПО РЕЗУЛЬТАТАМ ИЗУЧЕНИЯ ФЛЮИДНЫХ ВКЛЮЧЕНИЙ)
Get PDFThe Kara ore node is located within the Sretensk-Kara ore region of East Transbaikalia. The geological structure of this area is complex due to its location within the Mongol-Okhotsk suture, the zone wherein the Siberian and Mongolia-China continents collided into each other at the turn of the Early and Middle Jurassic. During the plate collision, intense magmatism was accompanied by the formation of focal-dome, dome-ring and other structures. The Kara ore node is controlled by the Ust-Kara focal dome-ring structure. The central part of latter is composed of Kara-Chacha granitoids from the Amudzhikan-Sretensk intrusive complex (J3-K1) with the system of subvolcanic and vein formations, including grorudites. It is suggested that gold mineralization in the study area is genetically related to grorudites; however, physical and chemical conditions for the formation of these alkaline rocks, their genesis and role in the hydrothermal gold-ore process still have not been sufficiently investigated. To this end, the authors of this paper have studied fluid inclusions (FI) in quartz from these rocks. It has been found that quartz porphyry phenocrysts in grorudite contain FI of diverse forms, the size of which ranges from 5 to 48 microns. Measured temperatures of ice melting (–2.5°C) and complete homogenization into liquid (350 °C) show that the concentration of salts in the fluid amounts to 4.2 wt % of eq. NaC, its density is 0.64 g/cm3, and the pressure is 1.6 kb. At LA-ICP-MS of individual FI, clear analytical signals were derived from Na and K. As, Mo, Sb, Cs, W, and Hg were traced in significant quantities. The Raman scanning showed the presence of N2 in the primary (substantially gaseous) FI, and CO2, N2, and CH4 in the primary-secondary FI. Карийский рудный узел находится в пределах Сретенско-Карийского рудного района Восточного Забайкалья. Сложность геологического строения района определяется его расположением в пределах Монголо-Охотского сутурного шва, зоны коллизии Сибирского и Монголо-Китайского континентов, произошедшей на рубеже ранней и средней юры. Обстановка столкновения плит привела к интенсивным проявлениям коллизионного магматизма, сопровождавшимся образованием очагово-купольных, купольно-кольцевых и других структур. Карийский рудный узел контролируется Усть-Карской очаговой купольно-кольцевой структурой, центральная часть которой сложена Кара-Чачинским массивом гранитоидов амуджикано-сретенского интрузивного комплекса (J3-K1) с системой субвулканических и жильных образований, в том числе грорудитов. С грорудитами генетически связывают формирование здесь золоторудной минерализации. Однако физико-химические условия образования этих щелочных пород, их генезис и роль в гидротермальном золоторудном процессе до сих пор исследованы недостаточно. С этой целью авторами статьи были изучены флюидные включения (ФВ) в кварце этих пород. Установлено, что порфировые вкрапленники кварца в грорудитах содержат ФВ разнообразной формы, в поперечнике составляющие 5–48 мкм. Были измерены температуры плавления льда (–2.5 °С) и полной гомогенизации в жидкость (350 °С), по которым определено, что концентрация солей во флюиде соответствует 4.2 мас. % экв. NaC, его плотность составляет 0.64 г/см3, давление – 1.6 кбар. При LA-ICP-MS индивидуальных ФВ четкие аналитические сигналы получены от Na и K, в значимых количествах прослеживаются As, Mo, Sb, Cs, W, Hg. Рамановское сканирование показало присутствие N2 в существенно газовых первичных и CO2, N2, CH4 – в первично-вторичных ФВ
СЕЙСМОГЕОЛОГИЯ ВЕРХНЕКЕРУЛЕНСКОЙ ВПАДИНЫ (ХЭНТЕЙ, СЕВЕРНАЯ МОНГОЛИЯ)
No full textThe paper presents results of seismogeological studies of active faults bordering the Upper Kerulen basin, one of the largest intermountain basins of the Khentei upland. Morphometric and trenching methods were applied to estimate the main parameters of seismogenic dislocations and associated Holocene palaeoearthquakes (540–2810, 3170–3720, and 7480–9220 years ago). The maximum palaeoearthquake magnitude (7.5) characterizes the seismic capacity of the potential focal area (PFA) confined to the Kerulen fault. The new data show the need to revise the potential seismicity concepts of the southern Khentey area and to make appropriate changes in the general seismic zoning maps. The relationship between the dislocations and the modern topography features, as well as deformation of the subsurface sediments in the studied mine openings give evidence of thrusting under the sub-lateral to north-western subhorizontal compression. Представлены результаты сейсмогеологических исследований активных разломов, ограничивающих Верхнекеруленскую впадину – одну из крупнейших межгорных впадин Хэнтейского нагорья. Морфометрией и тренчингом определены основные параметры сейсмогенных дислокаций и связанных с ними трех палеоземлетрясений, произошедших в течение голоцена (в интервалах 540–2810, 3170–3720 и 7480– 9220 лет назад). Максимальная магнитуда палеоземлетрясений (7.5) характеризует сейсмический потенциал приуроченной к Керуленскому разлому зоны вероятных очагов землетрясений (зоны ВОЗ). Полученные новые данные требуют пересмотра представлений о возможной сейсмической сотрясаемости на территории Южного Хэнтея и внесения соответствующих изменений в существующие карты общего сейсмического районирования. Взаимоотношение дислокаций с современными формами рельефа и характер деформирования приповерхностных отложений во вскрытых горных выработках свидетельствуют о их генезисе в результате надвигов в условиях субгоризонтального сжатия, ориентированного в секторе от субширотного до северозападного направления
ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СТАТИСТИКИ НАПРАВЛЕНИЙ ДЛЯ ПАР ЭПИЦЕНТРОВ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ-СОСЕДЕЙ НА КАМЧАТКЕ
Get PDFSmall earthquakes, often treated as “background seismicity”, are not distributed in space-time in a random manner. Often, space-time clustering is studied, that manifests itself as aftershock sequences and swarms. These phenomena can be described as a deviation (increase) of probability of short interevent distances and times as compared to the reference “pure random” or Poisson case; this tendency manifests itself in statistics of distances between epicenters. In the present work, we study the statistics of directions for vectors connecting pairs of epicenters of such small earthquakes which are close in space-time. Components of such pairs will be called “neighbors”, and the mentioned vectors will be called “link vectors”. A study of this kind is of interest from a number of viewpoints, such as: discovering new properties of statistical structure of observed fields of epicenters; establishing interactions between earthquake sources of small earthquakes, revealing geometrical properties of the pattern of active faults of a low rank. We will show that directions of link vectors clearly deviate from isotropy, and have instead non-uniform, often spiked, distribution of directions.Pairs of neighbors are extracted from the catalogue of small (ML=3.5–5.0) shallow earthquakes of the Kamchatka subduction zone. То define neighbors, bounds are set on the distance (10–60 km) and relative delay (0.5 day) between members of a pair. Before pair extraction, the work catalog was decimated to reduce space-time event density within dense clusters. With the catalog of pairs at hand, we constructed distributions of azimuths of link vectors (rose diagrams of directions). In Fig. 3 one can see example histograms and corresponding rose diagrams for two 10-year periods (see Table 1 for definitions and labels of the periods); processing was done using two variants of maximum delay: 0.5 and 5 days. Angles (modified azimuths, n) in all histograms and rose-diagrams are counted off from the direction with azimuth of 37° that represents the strike of the island arc. Before constructing rose diagrams, the modified azimuths were reduced to the [0° 180°] range by subtracting 180° when needed. One can see that with the stricter limit of 0.5 days, histograms and rose diagrams show more expressed deviations from the uniform (isotropic) distribution of angles. For both variants of the maximum delay, the along-arc oriented pairs manifest themselves (at n about 0° and 180°). At the less strict limit of 5 days, this orientation begins to dominate. Although this tendency formally means a break of isotropy, it is not of particular interest because it results from the fact that a large fraction of epicenters occupy a relatively narrow strip, well seen on Fig. 1; therefore the observed 0–180° preferred direction has no connection to epicenter distribution within narrow space-time neighborhoods that we intend to analyze.To suppress the contribution of this interfering direction, a special normalization of angle histograms was performed. We additionally calculated similar histograms for larger delays, 100 to 150 days, marked T, considering these as representing pure effect of geometry of the epicenter field, and used them for normalization, performed in the following way. Values of the initial or raw (R) histograms are divided (point by point) by corresponding values of T-histograms. In this way the normalized (N) histograms are obtained, considered as most representative of preferred directions of neighbor pairs. To make the results more convincing, we performed statistical testing of the hypothesis “N-histogram differs from a constant”; actually, the equivalent hypothesis “the R-histogram differs from the T-histogram” was tested. The Pearson’s c2 criterion was used. The significance value, Q, is indicated on plots, in most cases it is below 0.1 %. Such are the processing procedures employed; then the analysis of data was performed.N-histograms have been determined for three circles of the 150-km radius shown on Fig. 1, and for five ten-year periods. For the corresponding R-, T- and N-histograms and rose diagrams see Fig 5, 4 and 6. One can see a clear and mostly significant deviation from isotropy; instead, narrow petals are seen in many cases. To see in the original map view how these petals are formed see Figs 7 and 8.The following conclusions can be derived from this material. (1) The observed distributions of pair azimuths deviate significantly from the uniform law; in many cases, this deviation manifests itself as narrow petals. (2) In two out of three rose diagrams of N kind, there is an expressed petal oriented across the island arc, and along the maximum compression axis. Its formation is difficult to explain from the geomechanical viewpoint. (4) There is evident difference between the rose diagrams for the two southern circles SK and SP, located in the main part of the island arc, and that for the circle KG located near to the junction of Kurile-Kamchatka and Aleutian arc. (5) Clear temporal variations of rose diagrams are seen; these can reflect short-term evolution of parameters of seismotectonic deformation (of “seismic flow of rock masses” in terms by B.V. Kostrov [Kostrov, 1974, 1975]). We believe that the observed picture can be explained through propagation of pulses of aseismic slip along secondary faults. Such pulses are accompanied by small earthquakes; in this way, a pattern of oriented epicenter pairs arises, akin to the notion of migration of epicenters. The location of oriented pairs is tied to several hypothetic systems of subparallel (en-echelon) faults; each such system is manifested as an individual petal of a rose diagram. This interpretation is illustrated by Figs 7 and 8 where one can see in map view how a separate petal of a rose diagram is related to a set of subparallel links that formed it. The main result of the study is the design and testing of a new technique of investigation of hidden anisotropy of the field of epicenters, and detection of time variations of the revealed features. The technique has a potential for monitoring the stress regimen of the lithosphere. Слабые землетрясения, составляющие «фоновую сейсмичность», не распределены в пространстве-времени беспорядочно. Часто изучают пространственно-временное группирование, которое проявляется в виде афтершоковых серий и роев. Эти явления могут быть описаны как отклонение (увеличение) вероятности коротких расстояний и интервалов времени между событиями по сравнению с опорным «чисто случайным» (Пуассоновским) процессом; эта тенденция проявляется в статистике расстояний между эпицентрами. В данной работе мы изучаем статистику направлений для векторов, соединяющих пары эпицентров таких слабых землетрясений, которые близки в пространстве-времени; членов таких пар будем называть соседями. Исследование такого рода представляет интерес при установлении новых свойств статистической структуры наблюдаемых полей эпицентров, обнаружении взаимодействия между очагами землетрясений, выявлении геометрических свойств сетки активных разломов невысокого ранга. Мы показываем, что направления названных векторов заметно отклоняются от изотропии и демонстрируют вместо этого неоднородное распределение направлений, часто содержащее пики.Пары соседей строились путем обработки каталога слабых (ML=3.5–5.0) мелкофокусных землетрясений Камчатской зоны субдукции. Для выделения эпицентров-соседей использовали ограничение на расстояние (10–60 км) и на относительное запаздывание (0.5 сут) между членами пары. Перед извлечением пар рабочий каталог был прорежен с целью уменьшить пространственно-временную плотность событий в местах плотных групп. Создав каталог пар, мы построили распределения азимутов векторов, соединяющих членов пары (роза-диаграммы направлений). На рис. 3 можно видеть примеры гистограмм и соответствующих роза-диаграмм для двух 10-летних периодов (характеристики и обозначения периодов см. табл 1); обработка была проведена с использованием двух вариантов максимального запаздывания: 0.5 и 5 дней. Во всех гистограммах и роза-диаграммах использованы модифицированные азимуты v, отсчитываемые от направления с азимутом 37°, который принят как угол простирания островной дуги. До построения роза-диаграмм модифицированные азимуты приводили к диапазону [0–180°], вычитая 180°, если необходимо. Можно видеть, что при более жестком ограничении запаздывания – 0.5 сут – гистограммы и роза-диаграммы показывают более выраженные отклонения от однородного (изотропного) распределения углов. В обоих вариантах ограничения запаздывания проявляются пары, ориентированные вдоль дуги (на углах вблизи 0° и 180°). При менее жестком ограничении (5 сут) это направление начинает доминировать. Его появление можно было ожидать: оно отражает преимущественное распределение эпицентров в относительно узкой полосе (хорошо заметной на рис. 1). Эта тенденция никак не связана со спецификой поведения именно «соседей». Чтобы подавить вклад этого мешающего направления, была проведена специальная нормализация угловых гистограмм. Подобные гистограммы рассчитали для больших задержек, 100–150 дней (обозначены Т), и рассматривали их как проявление чистого эффекта геометрии поля эпицентров. Значения исходных R-гистограмм были разделены (поточечно) на соответствующие значения T-гистограмм. Таким путем получали нормализованные N-гистограммы. Считали, что они наилучшим образом характеризуют предпочтительные направления пар соседей. Для исключения субъективных результатов выполняли статистический контроль гипотезы «N-гистограмма отличается от постоянной»; для этого проверяли эквивалентную гипотезу «R-гистограмма отличается от T-гистограммы». Использовали критерий c2 Пирсона. Уровень значимости, Q, обозначен на графиках, в основном, он ниже 0.1 %. Таковы методические основы работы, используемые при анализе данных.N-гистограммы были определены для трех кругов радиуса 150 км, показанных на рис. 1, и для пяти десятилетних периодов. Соответствующие R-, T- и N гистограммы и роза-диаграммы см. на рис. 5, 4 и 6. Можно видеть выраженное и почти везде значимое отклонение от изотропии; вместо этого во многих случаях заметны узкие лепестки. На рис. 7 и 8 приводятся примеры, поясняющие, чему соответствуют эти лепестки на исходной карте. Из этого материала можно сделать следующие выводы. (1) Наблюдаемое распределение азимутов пар существенно отличается от равномерного закона; во многих случаях это отклонение проявляется в виде узких лепестков направленности. (2) В роза-диаграммах вида N часто присутствует выраженный лепесток, ориентированный поперек островной дуги и вдоль оси наибольшего сжатия. Возникновение такого лепестка трудно объяснить с позиций геомеханики. (3) Имеет место очевидное различие между роза-диаграммами для двух южных кругов SK и SP, расположенных в основной части островной дуги, и таковыми для круга KG, расположенного вблизи стыка Курило-Камчатской и Алеутской дуг. (4) Имеются явные вариации роза-диаграмм во времени, что может указывать на кратковременные изменения параметров сейсмотектонической деформации («сейсмического течения горных масс» по Б.В. Кострову [Kostrov, 1974, 1975]). Мы полагаем, что наблюдаемая картина может быть объяснена на основе представления о распространении вдоль вторичных разломов импульсов асейсмического скольжения. Такие импульсы сопровождаются слабыми землетрясениями. Таким образом, возникает картина множества ориентированных пар эпицентров, она близка к идее миграции эпицентров. Расположение ориентированных пар привязано к нескольким гипотетическим системам субпараллельных (эшелонированных) разломов, каждая такая система проявляет себя в формировании индивидуального лепестка роза-диаграммы. Эта интерпретация понятна из рис. 7 и 8, где можно видеть, как отдельный лепесток роза-диаграммы соотносится с множеством субпараллельных пар эпицентров, которые его сформировали.Результат исследования – разработка и опробование новой методики определения скрытой угловой анизотропии поля эпицентров, обнаружение временных вариаций выявленных особенностей. В перспективе методика имеет потенциал для задачи слежения за активными процессами в литосфере
СРЕДНЕМИОЦЕНОВЫЕ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ ВЫСОКО- И УМЕРЕННО-MG ВУЛКАНИЧЕСКИХ ПОРОД НА ВИТИМСКОМ ПЛОСКОГОРЬЕ, ЮГ СИБИРИ: ВОЗДЕЙСТВИЕ ПОДЛИТОСФЕРНОГО КОНВЕКТИРУЮЩЕГО МАТЕРИАЛА НА ЛИТОСФЕРУ
Get PDFA comparative study of major elements, trace elements, and isotopes in high- and moderate-Mg volcanic sequences of 16–14 and 14–13 Ma, respectively, has been performed in the Bereya volcanic center. In the former (small volume) sequence, contaminated by crustal material basalts and trachybasalts of K–Na series were followed by uncontaminated basanites and basalts of transitional (K–Na–K) compositions and afterwards by picrobasalts and basalts of K series. From pressure estimates using equation [Scarrow, Cox, 1995], high-Mg magma originated at the deep range of 115–150 km. In the latter (high-volume) sequence, basalts and basaltic andesites of transitional (Na–K–Na) compositions and basalts of Na series were overlain by basalts and trachybasalts of K–Na series. First, there was a strong melting of its shallow garnet-free part with coeval weak melting of more deep garnet-bearing portion, then only a deep garnet-bearing portion of the lithospheric mantle melted. It is suggested that the sequential formation of high- and moderate-Mg melts reflected the mid-Miocene thermal impact of the lithosphere by hot material from the Transbaikalian low-velocity domain, which had the potential temperature Tp as high as 1510 °С. This thermal impact triggered the rifting in the lithosphere of the Baikal Rift System