Гравитационное, магнитное, электромагнитное и тепловое поля Земли

Гравитационное, магнитное, электромагнитное и тепловое поля Земли

В результате обобщения многолетних комплексных исследований глубинного теплового потока разработана тепловая модель литосферы и построен температурный разрез вдоль геотраверса «ГРАНИТ» протяженностью около 4000 км. Сопоставление результатов интерпретации теплового поля над нефтегазовыми провинциями Татарского свода и Тюменского Зауралья с общим региональным фоном позволило выделить дополнительный вклад теплогенерации нерадиогенной природы, отражающий энергию химических процессов в нефтематеринских и нефтегазовых толщах. Эффект представляет интерес для экспериментальной проверки при выделении перспективных на нефть и газ площадей в других регионах. (ИГ УрО РАН)

Выявлены основные черты изменения геомагнитного поля в интервале 1.9-1.0 млн. лет, включая стационарное его состояние и инверсию Матуяма–Харамильо. Установлены основные периоды изменения полного вектора поля. (ГИН РАН)

На основе решения прямых задач электромагнитного зондирования в тонкослоистых и макроанизотропных средах разработан и опробован программно-алгоритмический комплекс определения вертикального и горизонтального сопротивлений коллекторов, вскрытых пологими и горизонтальными скважинами, что позволяет определять параметры макроанизотропии, угол наклона слоистости, тип флюидонасыщения. (ИГФ ОИГГМ СО РАН)

Установлено влияние лунно-суточных приливных изменений гравитационного потенциала на интенсивность распространения сверхнизкочистотного электромагнитного излучения в волноводе “Земля - ионосфера”. (ГИ КНЦ РАН)

Обнаружено новое явление аномальной ионизации среды перед высокоскоростной плазменной струей, характеризующееся сильным ее торможением, аномально высокими скоростями распространения зоны свечения и высокой степенью ионизации. (ИДГ РАН)

Разработан метод численного решения ретроспективной задачи гравитационной адвекции (обратная задача Релея–Тейлора) в случае трех пространственных переменных. Для численной реализации этого метода подготовлен пакет программ, ориентированный на параллельные компьютеры с распределенной памятью. (МИТП РАН, ИММ УрО РАН)

Установлено, что за период 1999-2002 г. в системе координат ITRF2000 пункт Пулково перемещался со средней скоростью 23.9±0.43 мм/год в восточно-северо-восточном направлении, пункт Кронштадт - 22.10.56 мм/год в северо-восточном направлении. Впервые определены скорости горизонтальных движений для нескольких пунктов на Кольском полуострове. (ИФЗ РАН, ГоИ КНЦ РАН, ГАО РАН)

Петрология магматических процессов

Впервые проведено районирование Центрально-Азиатского складчатого пояса по Sm-Nd изотопному возрасту формирования коры и оценена скорость корообразования (около 1,1 млн. км³/млн. лет) в интервале 1000–200 млн. лет. Сделан вывод о равномерности процессов корообразования на протяжении 1 млрд. лет и формировании за это время около 14 % всего объема континентальной коры. (ИГЕМ РАН)

Показано, что образованию девонских щелочно-ультраосновных пород и карбонатитов за 20-50 млн. лет до этого предшествовал мантийный метасоматоз. (ГИ КНЦ РАН)

Моделирование процессов конвективного тепломассопереноса вокруг тел пластовых интрузивных базальтов в нефтегазоносных осадочных бассейнах показало, что трапповый магматизм приводит к дегазации и фракционированию углеводородного флюида и что в открытой системе нефтяная залежь может быть разрушена, а в закрытой происходит разделение легких и тяжелых фракций. Смоделированы механизмы образования литологических ловушек углеводородов в соленосно-карбонатных толщах. (ИМП ОИГГМ СО РАН)

Разработана модель изменения состава расплава при кристаллизации с ликвационными явлениями и выявлена зависимость состава и морфологии минералов, кристаллизующихся в этих условиях. (ИГ ОИГГМ СО РАН)

Геохимия
В Арктическом бассейне на меридиональном профиле Карское море – река Енисей впервые детально исследовано по всей глубине водного разреза распределение метана и его высших гомологов, содержание и изотопный С_орг водной взвеси и планктона, установлены закономерности биогеохимического поведения вещества в системе море – суша. (ГЕОХИ РАН)

В оливинах из мантийных нодулей в кимберлитах обнаружены наноразмерные (101¸102 нм) включения водосодержащих магнезиальных силикатов, открыта новая фаза – гидрооливин (Mg₂SiO₄)n(MgH₂SiO₄), n = 2 ¸15. (ГЕОХИ РАН)

Установлено, что общепланетарный процесс метасоматической гранитизации древней базит-гипербазитовой коры сопровождался выделением кислорода, который в составе флюидов в режиме дегазации поступал в атмосферу Земли. (ИЗК СО РАН)

Теоретически обоснована и экспериментально проведена на различных породах, минералах и рудах континентов и океанов возможность использования величины отношения He³/He⁴ для определения уровней глубинности зарождения магматических процессов. (ГИ КНЦ РАН)

Установлена различное поведение хлора при образовании месторождений железо- и меденосных и золоторудных рудно-магматических формаций; показана определяющая роль фтора в преобразовании редкометальных месторождений, связанных с гранитами. (ИГиГ УрО РАН)

Космохимия и планетология
Выдвинута новая концепция зарождения и эволюции жизни, согласно которой ключевую роль в переходе от первичных органических соединений к предбиологической, а затем биологической эволюции сыграла молекула аденозинтрифосфата. (ГЕОХИ РАН)

Сравнительный геолого-петрологический анализ эволюции Земли и Луны показал, что эти планеты изначально имели гетерогенное строение и развивались по одному сценарию, связанному с постепенным разогревом вплоть до появления жидкого ядра. (ИГЕМ РАН)

На основании изучения популяции ударных кратеров и крупных болидов, инструментально наблюдавшихся в атмосфере Земли со спутников, проведен подсчет численности (в зависимости от размера) астероидов, пересекающих орбиту Земли. Определен спектр масс и скоростей падавших на Землю тел в первые 500 млн. лет с ее образования. Изучен вклад основных процессов в энергетику геосфер в указанный период. (ИДГ РАН)

Обобщение петрохимических и изотопных данных обыкновенных хондритов и экспериментальное моделирование их образования позволило существенно уточнить модели происхождения Земли и спутников планет. Эти модели раскрывают природу эндогенной активности, которая у Земли продолжается уже 4.6 млрд. лет, а у Луны была в интервале 4.6-3.2 млрд. лет. (ИЭМ РАН)

Анализ возрастных соотношений между вулканическими и тектоническими структурами и ударными кратерами Венеры показал, что ~1 млрд. лет назад эндогенная активность этой планеты была сравнима по интенсивности с таковой на современной Земле, а затем она быстро и сильно снизилась и с тех пор остается примерно на одном и том же уровне. (ГЕОХИ РАН)

Минералогия, экспериментальная минералогия
Открыто 8 новых минеральных видов: глаголевит (из группы хлоритов), малеевит (бариевый аналог данбурита), москвинит-(Y) – новый структурный тип природных сурхобит (из группы астрофиллита), паракузьменковит-(Fe) и паракузьменковит-(Zn) – из группы лабунцовита, джоакинит-La, набалампрофиллит – Ba(Na, Ba)Na₃TiTi₂O₂Si₄O₁₄(OH,F)₂. (ММ РАН, ИГАБМ СО РАН)

Вышла в свет монография «Флюидная проницаемость пород Земной коры», подводящая итоги многолетних исследований физико-механических свойств горных пород, в которой представлены результаты экспериментальных исследований проницаемости пород при температурах до 600ºС и эффективных до 200 МПа, исследований микроструктуры пород под сканирующим электронном микроскопом при температурах до 500ºС и давлениях до 100 МПа. (ИЭМ РАН)

В лунном грунте были обнаружены наноразмерные частицы ранее неизвестных на Луне рудных минералов (самородный рений, олово, висмут, церий, цинк, высокопробное золото). (ИГЕМ РАН)

Осуществлен синтез алмаза в расплавах щелочно-хлоридной системы KCL – углерод при Р=60-80 кбар. Обоснованы существенные вариации составов материнских карбонатно-силикатных расплавов в процессах их фракционной кристаллизации. (ИЭМ РАН)

Изучена концентрационная, температурная и барическая зависимости вязкости карбонатсодержащих алюмосиликатных расплавов системы Ab-Di-Na₂CO₃ при давлениях СО₂ и сложного флюида (H₂O+CO₂) до 4 кбар в широком интервале температур 10000–13000 С. Установлено полное подобие закономерностей реологии карбонатсодержащих и алюмосиликатных расплавов без карбонатов, в том числе зависимостей их вязкости и энергия активации вязкого течения от температуры, давления CO₂ и от парциального давления воды во флюиде (H₂O+CO₂) или от концентрации H₂O и CO₂ в расплавах. (ИЭМ РАН)

Экспериментально доказано, что карбонаты могут быть источником углерода в процессах природного алмазообразования. Исследование процессов образования алмаза за счет углерода из карбоната проведены при 6-7 ГПа в интервале температур 1350-18000ºС. Специальная установка позволила смоделировать условия воздействия глубинного восстановленного (водородного) флюида на более окисленные породы верхней мантии, представленные в экспериментах смесью MgCO₃ и SiO₂. По совокупности свойств полученные кристаллы полностью соответствуют природным алмазам. (ИМП ОИГГМ СО РАН)

В свете экспериментального изучения редокс реакций в системе силикатный расплав – Fe(метал) – С(графит)–Н₂ показано, что в результате плавления ранней восстановленной мантии образуются Н₂О и СО₂, которые могут поступать на поверхность планеты. (ГЕОХИ РАН)

С помощью метода Ритвельта впервые расшифрованы и уточнены кристаллические структуры природных и искусственных аналогов минералов семейства станнина. Определены валентное состояние и координация окружения атомов в структурах соединений группы станнина. Установлено, что в изоморфных рядах курамит – станнин (Cu₃SnS₄ - Cu₂FeSnS₄) и кестерит - станнин (Cu₂ZnSnS₄ - Cu₂FeSnS₄) замещение меди и цинка на железо происходит с заполнением октаэдрических пустот и образованием тетраэдрических вакансий в плотнейшей упаковке атомов серы. С помощью мессбауэровской спектроскопии доказано двух- и трехвалентное состояние атомов железа. (ИГЕМ РАН)

Минерально-сырьевые ресурсы
Завершен цикл работ по анализу систем энергообеспечения и газообеспечения Мира и России (в т.ч. 24 монографии, 53 патента и авторских свидетельств). Установлены закономерности влияния различных факторов на уровень и структуру добычи и потребления природного газа. Выработаны технические и экономические решения, позволяющие повысить эффективность поисков, оценки, добычи и транспортировки газа и конденсата в экстремальных природно-климатических и горно-геологических условиях. Результаты использованы при разработке Правительственных документов «Энергетическая стратегия России до 2020 г.» и «Стратегия развития Сибири». Экономический эффект от практической реализации в период 1985-2001 гг. составил не менее 1.5 трлн. рублей. (ИПНГ РАН, ИГНГ СО РАН)

Разработаны генетические модели образования рудных месторождений и алмазов, учитывающие сопряженность и последовательность тектонических и магматических процессов, седиментации и флюидной активности в истории развития Земли. Сделаны выводы о потенциальных ресурсах металлов платиновой группы, золота, урана и алмазов на территории России, как в традиционных, так и новых, нетрадиционных месторождениях. На территории России выявлены наиболее перспективные районы для поиска руд золота и металлов платиновой группы. Показаны перспективы обнаружения новых типов уранового оруденения в районах юго-восточной части Балтийского щита, в северной части Восточно-Европейской платформы выявлен значительный потенциал обнаружения новых алмазных месторождений. (ИГЕМ РАН)

Среди щелочных ультраосновных пород Восточно-Европейской платформы выявлено 5 комплексов кимберлитового и 3 комплекса лампроитового типов, перспективных на алмазоносность. (ИГЕМ РАН)

В Кольском регионе выделены 3 эпохи формирования (2.75-2.6; 2.5-2.4; 0.46-0.36 млрд. лет) крупных промышленных месторождений металлического и неметаллического сырья, связанных с плюмовым магматизмом. Редкометалльные месторождения архея приурочены к щелочным гранитам и анортозитам, длительность формирования массивов которых определена в более чем 100 млн. лет. Изотопные данные и распределение редких земель для щелочно-гранитного магматизма указывают, что рудогенерирующий резервуар представлял собой обогащенную мантию. (ГИ КНЦ РАН)

Составлена серия карт и описания металлогенических поясов Сибири, юго-востока России и прилегающих территорий зарубежных стран по 12 возрастным срезам. Карты охватывают Северо-Азиатский кратон и обрамляющие его разновозрастные орогенные пояса. (ИТиГ, ДВГИ ДВО РАН, ОИГГМ, ИГАБМ, ИГХ СО РАН, ЯГУ, ИГТУ совместно с институтами Монголии, Китая, Кореи, Японии и США)

Впервые показано, что уникальные золотоносные «конгломераты» бассейна Витватерсранд (ЮАР) первично формировались при дискретно проявившемся смешении гидротермальных газонасыщенных растворов с поверхностными водами и прошли стадии коллоидного состояния, отложения, кристаллизации, дезинтеграции и перекристаллизации в процессе катагенеза и метаморфизма в интервале 2.7-2.3 млрд.лет назад. (ИГЕМ РАН)

Разработана модель процесса рудообразования для месторождений типа Сухой Лог, основой которой является перенос рудных компонентов надкритическими газовыми флюидами в системе пар-жидкость-кристалл с формированием первоначально наноразмерных дендровидных агрегатов и последующим увеличением их размеров до n  100 мкм. (ИГЕМ РАН)

Горные науки

Разработана методика математического моделирования напряженно-деформированного состояния отрабатываемого рудного массива и вмещающих пород, учитывающая особенности ведения процесса выемки полезного ископаемого с обрушением или закладкой выработанного пространства при переходе с открытого на подземный способ добычи, геологическое строение массива и неоднородность свойств руды и пород. (ИПКОН РАН)

Разработана и апробирована методология количественной оценки техногенной нагрузки освоения недр на различные компоненты окружающей среды, отличающаяся применением ресурсного подхода и возможностью оценки нагрузки по единому комплексному показателю. (ИПКОН РАН)

В области флотационного разделения труднообогатимых пиритсодержащих комплексов сульфидных минералов получены новые данные по спектрофотометрии растворов диметилдитиокарбамата натрия с солями меди, никеля и железа, позволившие индентифицироовать формы сорбции его на пентландите и пирротине.Предложен новый комплексообразователь растительного происхождения реагент морин, относящийся к классу флавоноидов, который способен снижать фотоактивность некоторых пиритов и рекомендуется для селективной флотации пиритсодержащих продуктов. (ИПКОН РАН)

Разработаны новые способы комплексного обогащения апатитонефелиновых руд Хибинского массива, обеспечивающий комплексную переработку сырья с получением титаномагнетитового, сфенового, эгиринового и нефелинового концентратов, и дообогащения чернового концентрата, в основу которого положено различие магнитной восприимчивости сростков магнетита и магнетита различной крупности, позволяющий выделять концентрат высокого качества (более 70% Fe_общ). (ГоИ КНЦ РАН)

Создана информационная система для получения ранее неизвестных закономерностей, связанных как с пространственным распределением редких и драгоценных металлов, так и с определением конкретных взаимосвязей между ними, на основе которой выполнена оценка ресурсов редкоземельных и радиоактивных элементов в кузнецких углях и перспективах их переработки в металлоугольное сырье. (ИУУ СО РАН)

Установлены закономерности разрушения рудного массива при взрывании концентрированных зарядов ВВ, основанные на управлении потоками энергии. Их использование позволило улучшить качество дробления горной массы и снизить сейсмическое действие взрыва на вмещающий массив. (ИГД СО РАН)

Разработаны теоретические основы опробования кимберлитов и оценки запасов месторождений алмазов, которые обладают хорошими прогностическими возможностями во всех выявленных особенностях и закономерностях строения месторождений, а также позволяет вскрывать и решать существенно новые задачи в теории и практике освоения месторождений. Показано, что разработанные теоретические основы можно успешно использовать в исследовании дисперсных сред разной природы. (ИГДС ОИМЗиОПРК СО РАН)

По результатам экспедиционных исследований в Японском море в 1999-2002 гг. прослежен процесс вентиляции донных вод моря за счёт конвективных процессов в районе залива Петра Великого. В результате вентиляции произошло обновление около 14 % объёма вод придонного адиабатического слоя и увеличение содержания растворенного кислорода на 0,8 %. (ТОИ ДВО)

Химия океана
Получены новые данные о распределении первичной продукции и балансе углерода в арктических морях России, характерной для зон полярного литогенеза в условиях мощного речного стока несбалансированность углеродной системы (синтез - поступление с суши – деструкция - захоронение). Показано, что этот процесс привел к накоплению в донных осадках крупных масс органического вещества исходного для нефтегазообразования. (ИО РАН)

В результате анализа спутниковых наблюдений SeaWIFS за 1998-2002 гг. дополнены и уточнены карты первичной продукции арктических морей России и Северной Атлантики. Создана база данных по нормализованным яркостям SeaWIFS второго уровня для Белого моря и третьего уровня для Баренцева, Карского, Лаптевых, Восточно-Сибирского, Чукотского морей и Северной Атлантики. (ИО РАН)

Установлено, что донные сообщества Черного моря находятся в состоянии перестройки, вызванным совокупным воздействием пелагических вселенцев гребневиков мнемиопсис и берое и бентосных вселенцев – хищного моллюска рапаны и двустворчатого моллюска кунеарки. Обнаружено, что восстановление нарушенных на значительных площадях донных сообществ не идет по пути возобновления исходной структуры. Установлено, что пелагические хищники могут играть определяющую роль в формировании бентосных сообществ. (ИО РАН)

Впервые описана структура сообществ бактериопланктона в зонах смешения вод различного генезиса Баренцева и Карского морей в зимний сезон. Показано, что пелагические бактериоценозы этих областей находятся в активном состоянии в течение полярной ночи под сплошным покровом льда и служат основным пищевым субстратом для вторичных продуцентов до начала теплого периода года. (ММБИ КНЦ РАН)

Геология океана

Получены принципиально новые данные о составе минералообразующего флюида и систематике стабильных (S, O, Н) и радиогенных изотопов (Pb, Sr, Nd, He, Ar) в современных гидротермальных системах из разных геодинамических обстановок. Приведены свидетельства фазовой сепарации флюида, играющей важнейшую роль в изменении его химического и изотопного состава. Углеводороды абиогенного происхождения обнаружены в минералообразующем флюиде. Продемонстрировано, что в этих системах минералообразование происходило из флюидов различного состава, содержащих компоненты, поступавшие из разных резервуаров. (ИГЕМ РАН, ГИ КНЦ РАН, ОИГГМ СО РАН, ИО РАН)

Впервые определены средние концентрации металлов в воде и взвеси, поступающих с речным стоком в арктические моря России. На основе этих данных оценены полные потоки растворенных и взвешенных элементов в море, а также так называемый чистый сток растворенных металлов (после преодоления барьерной зоны река – море). (ИО РАН)

Проведена систематика геофизических и геологических данных по тектонике российского шельфа Арктики. Доказано, что акустический фундамент северного шельфа Евразии представляет собой коллаж разновозрастных террейнов, обладающих корой континентального типа. Наиболее крупные из них сформировались как стабильные блоки в среднем и позднем докембрии. Проведен прогнозный анализ пространственного размещения скоплений углеводородов. (ИЛ РАН)

Разработаны теоретические и методологические принципы оценки опасности и риска ущерба от опасных геологических процессов. (ИЛ РАН)

Установлено, что первое в кайнозое открытие Берингова пролива, связавшего тихоокеанский и арктический бассейны, произошло 5.5-5.4 млн. лет назад и оказало существенное влияние на развитие морской биоты северных областей. (ИЛ РАН)

Впервые на основе созданной базы данных по геохимии и рудогенезу внутриплитного магматизма Атлантического океана проведена петрохимическая типизация первичных магм и даны соотношения между первичными выплавками и их дифференциатами. Выявлено 5 типов первичных расплавов и 7 петрохимических провинций развития первичных щелочных магм в Атлантическом океане. (ГЕОХИ РАН)

Выявлены особенности биогеохимического цикла углерода в морских осадках Арктического региона, проявляющиеся в отложении в осадочной толще метастабильного аутигенного карбонатного минерала икаита и генетической связи его с процессами биосинтеза и анаэробного окисления метана. (ГЕОХИ РАН)

Завершен цикл наблюдений за распространением радиоактивного загрязнения в районе аварии атомной подводной лодки в 1985 г. в бухте Чажма Японского моря. Выявлена сезонная изменчивость переноса радионуклидов на взвешенных частицах в прилегающую акваторию и получены характеристики его вертикальных потоков и скорости осадконакопления. (ТОИ ДВО РАН)

На основе мониторинга электрических и магнитных полей, а также электромагнитного зондирования на юге Дальнего Востока построены новые разрезы сочленения Японского моря с прилегающим континентом. Результаты свидетельствуют о существенном различии глубинного геоэлектрического строения континентальной и морской части разреза. (ТОИ ДВО РАН)

Технические средства изучения океана
Изготовлена серия макетов измерительных каналов гидрофизических параметров для исследования процессов переноса водных масс Балтийского моря в районах сброса и массового захоронения трофейных отравляющих веществ после окончания Второй мировой войны. (ИО РАН)

Разработана и изготовлена вертикальная акустико-гидрофизическая антенна “Моллюск-2002”, состоящая из 8 гидрофонов, 8 точечных датчиков температуры, 7 распределенных датчиков температуры резистивного типа. Антенна предназначена для комплексных исследований распространения звука в мелком море. (ТОИ ДВО РАН)

Разработана математическая модель и выполнено компьютерное моделирование работы стержневого акустического преобразователя на основе пьезокомпозита. На основе результатов численного моделирования разработана конструкция модуля антенны акустического профилографа, защищенная патентом на изобретение. Модульная антенна может быть использована на борту автономных подводных аппаратов. (ИПМТ ДВО РАН)