Проведено петрографическое, геохимическое и Sm-Nd изотопно-геохимическое изучение гнейсов из разных тектонических зон Ольхонского террейна Центрально-Азиатского складчатого пояса, а также анализ составов гранатов и возраста цирконов в этих метатерригенных породах. Установлено, что гранат-биотитовые гнейсы зоны Анга-Сахюрты, так же как гранатсодержащие и безгранатовые гнейсы (гранулиты) Чернорудской зоны, в неметаморфизованном состоянии представляли собой незрелые терригенные породы полимиктового или грауваккового состава, близкие по геохимическим характеристикам породам континентальных дуг. В то же время проанализированные гнейсы этих зон обнаруживают как сходства, так и некоторые отличия геохимических и изотопных характеристик, в том числе вариации значений ɛ_Nd(T) от –0.2 до –9.0, что может свидетельствовать о различных пропорциях того или иного источника в их субстрате. Возраст большинства зерен детритовых цирконов в гнейсах Чернорудской зоны и зоны Анга-Сахюрты соответствует временному интервалу 530–1000 млн лет, а самые молодые зерна детритового циркона имеют возраст в диапазоне 522–537 млн лет. Совокупность геохимических и геохронологических данных по гнейсам Чернорудской зоны и зоны Анга-Сахюрты дает основание считать, что протолиты этих гнейсов могли быть образованы в результате разрушения одних и тех же источников преимущественно неопротерозойского возраста. Предполагается, что субстраты гнейсов первоначально могли являться осадками континентального склона композитного неопротерозойского сооружения, присоединенного к Сибирской платформе на рубеже 600‒610 млн лет. Снос обломочного материала с этого композитного супертеррейна, обеспечившего накопление терригенного субстрата изученных гнейсов, осуществлялся в сторону Палеоазиатского океана. Самые молодые цирконы с возрастом около 530 млн лет могли поступать в бассейн седиментации из магматических комплексов, прорывающих неопротерозойское композитное сооружение. Гранат-биотитовые гнейсы Крестовской зоны по химическому составу близки незрелым граувакковым песчаникам. Значение ɛ_Nd(T) в этих гнейсах составляет –3.7. Детритовые цирконы в гнейсах Крестовской зоны образуют возрастные пики на отметках 780‒820 и 498‒515 млн лет. Комбинация геохимических и геохронологических данных позволила сделать вывод, что субстраты этих гнейсов могли быть образованы во внутриконтинентальном бассейне, сформированном на орогенном этапе в ходе аккреционно-коллизионных событий при сочленении блока Орсо и Бирхинской островодужной системы в единую Крестовскую зону.

В процессе формирования раннепалеозойского Ольхонского террейна все терригенные породы, являющиеся протолитами гнейсов, на временном интервале 460–510 млн лет в условиях гранулитовой или амфиболитовой фации испытали метаморфизм, связанный с аккреционными и коллизионными событиями, которые и привели к возникновению единого композитного Ольхонского террейна.

Детальные исследования глубокометаморфизованных раннедокембрийских пород Северного Приладожья позволили выделить три этапа деформаций эпохи свекофеннского тектогенеза, в ходе которых произошли существенные структурно-вещественные преобразования системы «чехол (палеопротерозой) – фундамент (архей)». Помимо проведенного структурно-парагенетического анализа, позволившего выделять «сквозные» структурные парагенезы в обоих этажах, дополнительные возможности открываются при выделении вписанных в них гранитоидных жильных образований c выявленной положительной Eu-аномалией. Разности, имеющие эту аномалию, всегда обогащены барием и не показывают прямую корреляцию величины Eu-аномалии с (La/Yb)_n, Ca и Sr. Это противоречит представлениям о причинах появления положительной Eu-аномалии за счет замещения двухвалентного стронция Eu⁺⁺ и позволяет предположить, что формирование подобных пород происходило под влиянием глубинных восстановленных флюидов. Установлено, что гранитоиды с положительной Eu-аномалией формировались на первом и заключительном этапах эволюции структуры, когда преобладали хрупкие деформации и происходил прорыв глубинных восстановленных флюидов. На втором этапе, с доминирующим проявлением пластических деформаций, когда могла происходить «закупорка» таких флюидов внутри системы, формировались гранитоиды с низкими концентрациями бария и отрицательной Eu-аномалией.

На основе данных изотопного датирования в кайнозойской истории вулканической активности Дархатской впадины Северной Монголии выделены два этапа – инициальный позднеолигоценовый этап (~28.0–26.6 млн лет) и заключительный позднемиоцен-раннеплиоценовый этап (~5.8–4.2 млн лет). Установлено, что породы раннего инициального этапа представлены исключительно трахиандезибазальтами, а среди базальтоидов заключительного этапа выделяется гавайит-базанит-фонотефритовая серия пород щитовых вулканических построек и комплекс трахибазальтов «долинных» лавовых толщ, формирование которых завершает вулканическое развитие территории. Показано, что для трахиандезибазальтов инициального этапа характерными являются их относительное обогащение TiO₂, P₂O₅, Sr, Zn, Ga и низкие концентрации Al₂O₃, MnO, CaO, Sc и HREE (La/Yb=27.2–30.2). Базальтоиды заключительного этапа демонстрируют рост содержаний TiO₂, Al₂O₃, P₂O₅, LILE, HFSE, Th, U и увеличение степени фракционирования REE (La/Yb от 12.2 до 20.9) в направлении увеличения щелочности пород. Моделирование процессов плавления эклогитов, пироксенитов и перидотитов в системе La/Yb – Sm/Yb показывает, что трахиандезибазальтовые расплавы могли быть сформированы при ~7–8%-ном плавлении эклогитового вещества или ~10–11%-ном – Grt-содержащих пироксенитов, а трахибазальтовые расплавы образуются при ~2–3%-ном плавлении Grt-содержащих перидотитов. Распределение составов пород в координатах Mg# – Fe/Mn указывает на то, что к исходным магмам относятся трахиандезибазальты инициального этапа и раннеплиоценовые трахибазальты «долинных» лавовых толщ. Изотопные характеристики Sr, Nd и Pb базальтоидов Дархатской впадины демонстрируют значимое смещение значений изотопных отношений во времени в направлении от относительно обогащенной мантии к деплетированной мантии MORB типа. Формирование трахиандезибазальтовых расплавов на инициальном этапе происходило в позднем олигоцене на предрифтовой стадии развития территории с вовлечением в область магмообразования вещества метасоматизированной мантии с участием пироксенитового или эклогитового компонента. Происхождение позднемиоцен-раннеплиоценовых щелочно-базальтовых магм заключительного этапа связано с процессами декомпрессионного плавления перидотитов слабометасоматизированной литосферной мантии на рифтогенной стадии развития Дархатской структуры.

В настоящей работе на основе изотопно-геохронологических (цирконы, U-Pb метод), петрогеохимических и структурно-петрологических данных приводится характеристика позднепалеозойского магматизма Каахемского ареала (Восточная Тува). Выявлены два этапа контрастного по составу магматизма при становлении Шивейского щелочно-гранитоидного и Чадалского габброидного массивов в период 292–283 млн лет. Ранний этап характеризуется формированием структур плутонического минглинга и образованием пород промежуточного состава. Деформационные структуры, широко распространенные в породах раннего минглинга, имеют наложенный характер и формировались в обстановках растяжения. На позднем этапе последовательное внедрение салических и мафических магм происходило в зоны локального растяжения во вмещающих породах раннего минглинга. Мафические породы раннего и позднего минглинга идентичны по петрогеохимическому составу, что указывает на их происхождение из единого глубинного обогащенного источника. Образование граносиенитов и гранитов связано с плавлением тоналитов и метаосадочных пород со значительным вкладом мантийного компонента. Одновременное становление Чадалского габброидного и Шивейского гранитоидного массивов происходило на внутриплитном этапе развития геологических структур Восточной Тувы в позднем палеозое.

В глубинном (7–8 кбар) контактовом ореоле Баянкольского габбро-монцодиоритового массива (Западный Сангилен, Алтае-Саянская складчатая область) в метапелитах, подвергшихся высокой степени плавления (диатектитах), обнаружены ильменит-магнетит-корунд-шпинелевые нодули, содержащие редкий минерал – феррохёгбомит-2S2N. Железоглиноземистые нодули представляют собой псевдоморфозы, образованные при прогрессивном распаде ставролита в ходе высокоградиентного термального метаморфизма провесов кровли габбро-норитов. Образование феррохёгбомита-2S2N происходило за счет позднего изменения минералов псевдоморфоз. Количественно рассчитанная моновариантная реакция образования минерала в системе Fe-Al-Ti-Zn-H₂O имеет вид: 0.96Spl+0.194Ilm+0.116Mgt+0.036Crn+0.163H₂O=0.163Hgb. Условия образования феррохёгбомита-2S2N – T=665 °C, P=5.8 кбар – отражают позднюю стадию регрессивного метаморфизма диатектитов на границе амфиболитовой и эпидот-амфиболотовой фаций, когда стало возможным образование водосодержащих минералов.

Исследуются особенности деформирования погружающейся Тихоокеанской литосферной плиты по данным механизмов очагов землетрясений. Территория включает зоны конвергентных границ Тихоокеанской плиты с Северо-Американской (в районе Алеутской дуги), Охотоморской, Евразийской и Филиппинской плитами.

Показано, что угол наклона Тихоокеанской плиты в зоне субдукции Алеутской дуги оказывает влияние на механизмы очагов землетрясений, произошедших в верхней части (до 35 км) океанической плиты в области ее изгиба. При крутом наклоне погружения плиты возникают сбросовые смещения в очагах, при пологом – редкие надвиговые землетрясения. Азимутальная ориентация Р-осей механизмов очагов землетрясений верхней части зоны контакта (1–70 км) соответствует направлению вектора смещения Тихоокеанской плиты при погружении ее фрагментов к западу-северо-западу. Глубже 70 км в погружающейся плите происходит изменение азимутальной ориентации осей сжатия: они занимают разные азимутальные секторы и, фиксируется разнообразная ориентация их наклона, ориентации осей Т становятся разнонаправленными.

На основе данных о механизмах очагов 7768 землетрясений выполнен расчет сейсмотектонических деформаций. Выявлено, что поля деформаций Ехх и Еzz наиболее однородны для глубин 1–70 км. Картина сейсмотектонических деформаций резко меняется для глубоких частей погружающейся плиты (105–200, 200–400 и 400–700 км), наблюдаются неоднородные поля деформаций Ехх, Еуу, Еzz с перемежающимися участками удлинений и укорочений.

Предложена авторская схема влияния структуры конвекции в верхней мантии на геометрию погружающейся плиты (слэба) как вероятного катализатора процессов, ответственных за раздельность зон сейсмоактивности и смену типов землетрясений с глубиной и в разных частях протяженной зоны субдукции.

Рассмотрены некоторые характеристики каталога землетрясений и сейсмического процесса. Каталог получен на основе данных сети KNET (Kyrgyz network, KN – код в FSDN, International Federation of Digital Seismograph Networks, эксплуатируется Научной станцией РАН, НС РАН) и содержит параметры более 10000 землетрясений, произошедших с 1994 по 2020 г. Характеристики каталога и сейсмичности определялись для всего каталога и для каталога, ограниченного координатами Бишкекского геодинамического полигона (БГП). Проведен статистический анализ времен прихода прямых P- и S-волн, зарегистрированных на станциях сети KNET. Максимум P- и S-волн зарегистрирован на станции AAK, минимум – на станции ULHL. Хорошей плотностью Р-трасс покрыта территория БГП. Выполнен анализ ошибок локализации землетрясений – невязка наблюденных и расчетных времен вступления фронтов P- и S-волн (RMS), ошибка по горизонтали (ERH, эпицентральное положение) и ошибка по вертикали (ERZ, по глубине). Минимальные значения рассмотренных ошибок имеют землетрясения, произошедшие на территории БГП. Определена представительная выборка: для каталога она включает землетрясения с K≥7.2, а для каталога, ограниченного координатами БГП, – события с K≥6.7. Определены статистические характеристики представительной части каталога по времени и по глубине. Построено временное распределение землетрясений по энергетическим классам, отмечено отсутствие положительного или отрицательного тренда изменения числа событий. Построено пространственное распределение землетрясений по глубинам – 0–5, 5–10, 10–15 и более 15 км. Наименьшие ошибки определения глубины землетрясения имеют события, произошедшие на территории БГП. За время исследования произошло 46 землетрясений умеренной силы с K≥12. Основная часть этих событий произошла в Северо-Тянь-Шаньской сейсмогенерирующей зоне. Выделено 22 события с K≥10, после которых произошли афтершоковые последовательности, и представлены некоторые характеристики афтершоков. Большая часть событий с афтершоками произошла в восточной части Киргизского хребта. Построено распределение количества землетрясений и интенсивности сейсмотектонической деформации (СТД). Выделены зоны сейсмической активности и максимальных интенсивных деформаций земной коры. Для описания функции распределения землетрясений по энергии использовался закон Гутенберга – Рихтера, а также положения неэкстенсивной статистической физики.

25 марта 2020 г. юго-восточнее о. Парамушир (Северные Курильские острова) под внешним тихоокеанским склоном Курило-Камчатского глубоководного желоба произошло внутриплитовое цунамигенное землетрясение с магнитудой М_W=7.5. Землетрясение оказалось сильнейшим с 1900 г. сейсмическим событием для прилегающих к эпицентру океанического склона протяженностью около 800 км и трехсоткилометрового сегмента Курильской сейсмофокальной зоны. В очаге землетрясения реализовались напряжения субгоризонтального сжатия, ориентированные вкрест сейсмофокальной зоны. Тип подвижки – взброс по обеим нодальным плоскостям.

Напряженное состояние сжатия, в условиях которого произошло Парамуширское землетрясение, отражает современную геодинамическую обстановку в прилегающей к гипоцентру зоне субдукции. В работе показано, что возникновение землетрясения обусловлено высокой степенью сцепления поверхности механического контакта Тихоокеанской и Североамериканской литосферных плит в зоне субдукции. На основе анализа косейсмического смещения ближайшей Global Navigation Satellite System (GNSS) станции подтвержден выбор действующей плоскости сейсморазрыва в очаге землетрясения. Сейсмогенерирующая подвижка произошла по плоскости, ориентированной в юго-западном направлении и падающей в сторону глубоководного желоба. Для дислокационных моделей очага Finite fault рассчитаны приращения кулоновского напряжения в зоне субдукции. Для приоритетной плоскости сейсморазрыва приращение кулоновского напряжения в области межплитового контакта распространяется до глубины ~30 км и достигает 1 бара.

Косейсмическое приращение напряжений в зоне субдукции на северном фланге Курильской островной дуги, который на современном этапе тектонического цикла обладает высоким нереализованным сейсмическим потенциалом, в долгосрочной перспективе повышает вероятность возникновения здесь сильнейшего межплитового землетрясения.

Пространственное распределение метана, растворенного в морской воде, во взаимосвязи с сейсмической активностью играет исключительно важную, но недостаточно исследованную роль. В работе на примере результатов комплексной геолого-геофизической экспедиции на НИС «Академик Опарин» (21 сентября – 31 октября 2017 г.) установлена закономерность изменчивости концентрации метана в поверхностном слое морской воды: после каждого землетрясения средний показатель роста составил 70 %, средний период роста 10 ч; падение уровня концентрации метана в морской воде достигало 10–30 % за 2–4 ч до сейсмического события. Снижение концентраций метана происходит независимо от глубины землетрясения. Полученные результаты согласуются с литературными данными, а также материалами газогеохимического мониторинга и позволяют обсуждать наличие сейсмозависимого газогеохимического режима не только газонасыщенных осадков, но и толщи вод Японского моря.

Актуальность работы определяется тем, что в пределах Байкальской природной территории (БПТ) исследования акваторий рек и озер в зимнее время и их геоэлектрических разрезов радиоволновыми методами почти не проводились. Цель исследований – определение электрических и геометрических характеристик слоистой среды «лед – вода – донный грунт» и ледяного покрова р. Селенги на БПТ в СДВ-ДВ и УКВ диапазонах радиоволн по данным инструментальных радиофизических измерений георадиолокационным (георадарным) и радиоимпедансным методами, в том числе определение структуры ледовых переправ через р. Селенгу. На примере р. Селенги рассмотрены результаты комплексирования СДВ-ДВ и УКВ методов электромагнитной диагностики слоистой среды в широком диапазоне радиоволн (от десятков килогерц до единиц гигагерц). Радиоимпедансное профилирование и зондирование в СДВ-ДВ диапазонах аппаратурой ИПИ-300 позволило по изменению импеданса и геоэлектрического разреза определить поддонную структуру грунта. Георадиолокация в УКВ диапазоне дала возможность дифференцировать тонкую структуру акватории р. Селенги в зимнее время по толщине снега, льда и воды. Для зондирования использован георадар «Око-2» с антенными блоками «Тритон» (центральная частота 50 МГц), АБ-400 (центральная частота 400 МГц), АБ-700 (центральная частота 700 МГц) и АБ-1700 (центральная частота 1700 МГц). Толщина льда на ледовой переправе в микрорайоне Мостовом г. Улан-Удэ составляла 0.5–1.2 м и превышала толщину льда за пределами переправы на 0.1–0.2 м. Установлено, что наличие снежного покрова за пределами переправы сдерживает промерзание ледовой толщи. Калибровочное зондирование льда с бурением скважины дало диэлектрическую проницаемость льда ε=3.17. Удельное электрическое сопротивление воды из скважин составляет 71–74 Ом·м при температуре 1 °С. Использованные методы дополняют друг друга и позволяют количественно описать объект исследования. Комплексирование различных методов радиоволновой диагностики дает более подробную информацию о структуре слоистой среды «лед – вода – донный грунт». Полученные результаты и разработанные методики радиоимпедансного и георадарного зондирования и профилирования слоисто-неоднородной подстилающей среды в зимнее время могут быть использованы при инженерно-геологических изысканиях в восточных и северных районах России.

Представлены результаты георадиолокационного изучения современной зоны разрывов, обнаруженной авторами ранее в периферийной части дельты р. Рита, впадающей в оз. Байкал. Работы проведены с целью прослеживания геометрии дислокаций на глубину при помощи георадара ОКО-2 в комплекте с антенным блоком АБДЛ Тритон. В результате вкрест простирания зоны разрывов охарактеризовано шесть профилей протяженностью от 73 до 197 м. Все разрывы, видимые на материалах аэрофотосъемки, выделяются на радарограммах по наклонной оси синфазности, которая образуется за счет понижения амплитуды сигнала. По простиранию зона нарушений разделяется на два крупных сегмента: северо-восточный и субмеридиональный. Первый от второго отличается большей шириной зоны, числом разрывов, более пологими углами их падения и меньшими амплитудами подвижек. Особенности деформирования могут быть обусловлены разным количеством пластичного суглинистого заполнителя грубообломочных отложений в разных частях дельты, что косвенно подтверждается более слабыми амплитудами сигналов на радарограммах северо-восточного сегмента. По результатам этих и предыдущих исследований высказано предположение о том, что землетрясение 13.08.1962 г. с M=5.2 в оз. Байкал могло запустить процесс гравитационного опускания на окраине дельты р. Рита, который на одном сегменте реализуется в основном путем оседания по пологим нарушениям, на другом – по крутым. Необходимо выявление и мониторинг подобных деформаций для предотвращения развития чрезвычайных ситуаций, связанных с обрушением побережий крупных водоемов.

Разработанные мировым сообществом к настоящему времени способы противостояния сильным природным и наведенным разрушительным землетрясениям не позволяют эффективно снижать материальные потери и количество жертв. Авторами предложен для обсуждения комплексный подход к решению проблемы обеспечения сейсмической безопасности, основанный на использовании новых важных сведений о геологических условиях возникновения очагов землетрясений. Для этого привлекались полученные данные с использованием результатов численного и физического моделирования, а также физических натурных экспериментов на участках реальных разломов. В работе анализировались петрофизические условия глубинных фрикционных процессов в косейсмических разрывных нарушениях, выявленные при детальном изучении фрагментов палеоочагов землетрясений, ставших доступными после их эксгумации с сейсмофокальных глубин земной коры. Собранные сведения позволили авторам с возросшей определенностью выяснять сейсмотектонические условия подготовки и возникновения источников генерации сейсмических колебаний. В кратком виде представлены результаты исследований по разработанному методу среднесрочного прогноза опасных землетрясений с М≥5.0 применительно к сейсмодинамическому режиму Байкальской рифтовой зоны. В прогнозе акцент сделан на обнаружение мест подготовки очагов землетрясений с периодом подготовки 1–11 лет.

Комплексный анализ собранных сведений позволил обосновать вывод о возможности демпфирования разрушительных последствий готовящихся землетрясений путем применения техногенных гидродинамических воздействий на выявленные сейсмоопасные сегменты разломов. В последнем разделе рассмотрен один из наиболее перспективных способов подобных техногенных воздействий, в котором используются современные достижения в технологии бурения глубоких многозабойных и наклонно направленных скважин с горизонтальными ответвлениями. Обсуждаются технические приемы, позволяющие исключать эпизоды непреднамеренной реактивации участков разломов в виде возбуждения высокоопасных землетрясений с М≥6.0. Обращается внимание на проведение тестовых испытаний на выбранных полигонах с целью совершенствования технологии в рамках подхода к демпфированию разрушительных последствий землетрясений.

В статье приводятся результаты детального структурного анализа зоны Джанхотского надвига, входящего в систему покровно-надвиговых дислокаций южного склона Северо-Западного Кавказа. Актуальность темы определяется тем, что при признании значительной роли подобных структур в строении Большого Кавказа детали строения надвиговых зон и характер распределения внутри них тектонических напряжений по натурным природным данным остаются малоизученными.

В результате структурно-геологических исследований малых дизъюнктивных и пликативных форм в контактирующих по Джанхотскому надвигу верхнемеловых и палеоценовых отложениях выявлены основные структурные рисунки тектонических деформаций, их распределение по площади в зависимости от расстояния до надвига. Определен преобладающий тип напряженного состояния в разных частях исследованной зоны надвига. Показано различие в развитии геологических индикаторов разрывных деформаций для разных элементов складчатых структур. В ряде случаев установлена последовательность деформаций от синседиментационных структур (в частности, кластических даек) к постседиментационным деформационным структурам хрупкого разрушения.

Полученная по данным реконструкции методом катакластического анализа разрывных нарушений ориентация осей главных напряжений подтверждает надвиговый тип деформирования в пределах исследованной территории в районе Джанхотского нарушения. Результаты определения локальных стресс-тензоров хорошо соотносятся с положением точек наблюдения в региональной тектонической структуре. Траектории осей максимального сжатия, имеющие в целом по району субмеридиональное и ССЗ простирание, непосредственно вблизи разрывной зоны Джанхотского надвига отклоняются до северо-западной ориентации. Выявленные особенности тектонического строения и напряженно-деформированного состояния района Джанхотского надвига позволяют рассматривать эту территорию в качестве природного структурного и тектонофизического полигона, на котором возможно как решение методических задач по совершенствованию методов реконструкции тектонических напряжений, так и проведение исследований по изучению природных деформационных структур Большого Кавказа.

Темой исследования является интеграция данных полевых наблюдений и дистанционного зондирования с целью обнаружения и извлечения геолого-структурных признаков с помощью спутниковых снимков Sentinel-2A и цифровой модели рельефа ASTER DEM. Исследуемый район представляет собой неопротерозойскую восточно-африканскую орогению, охватывающую часть Нубийско-Аравийского щита. Изучаемые толщи пород относятся к позднему криогению – эдиакарию и образуют два террейна (континентальный дуговой террейн и океанический дуговой террейн). Океанический террейн сложен метагаббро и метавулканокластическими породами, а габбро, тоналиты, гранодиориты, доханские вулканиты, монцониты и щелочные полевошпатовые граниты слагают континентальный дуговой террейн. Данные со спутника Sentinel-2A, а также данные ASTER DEM используются для геологической интерпретации. Линеаментный анализ является одним из наиболее полезных инструментов геологического картирования и разведки полезных ископаемых. В рамках исследования были использованы методы для обработки данных Sentinel-2A и ASTER DEM, извлечения литологической информации из снимков и проведения линеаментного анализа снимков. Это различные методы увеличения изображения (FCC, MNF и PCA) и применения направленных фильтров (Sobel). Результаты исследования указывают на то, что в данной области имели место напряжения различной направленности (ЗСЗ – ВЮВ, СЗ-ЮВ, СВ-ЮЗ, С-Ю, ССВ – ЮЮЗ и В-З). Образовалось несколько крупных сопутствующих структур и произошло несколько событий в процессе минерализации, таких как мигматизация (в гранодиоритах) и минерализация по простиранию (в габбро), обусловленных главными элементами научно обоснованного структурного контроля территории и близостью нахождения минерализованной зоны сдвига Кена-Сафага.