На главную              К списку выставок

Физико-химические и петрофизические исследования в науках о Земле.

Журнальные статьи

. Sramek, Ondrej; Milelli, Laura; Ricard, Yanick; et al. Thermal evolution and differentiation of planetesimals and planetary embryos// ICARUS Volume: 217 Issue: 1 Pages: 339-354 Published: JAN 2012

In early Solar System during the runaway growth stage of planetary formation, the distribution of planetary bodies progressively evolved from a large number of planetesimals to a smaller number of objects with a few dominant embryos. Here, we study the possible thermal and compositional evolution of these planetesimals and planetary embryos in a series of models with increasing complexities. We show that the heating stages of planetesimals by the radioactive decay of now extinct isotopes (in particular 26Al) and by impact heating can occur in two stages or simultaneously. Depending on the accretion rate, melting occurs from the center outward, in a shallow outer shell progressing inward, or in the two locations. We discuss the regime domains of these situations and show that the exponent ? that controls the planetary growth rate R??R? of planetesimals plays a crucial role. For a given terminal radius and accretion duration, the increase of ? maintains the planetesimals very small until the end of accretion, and therefore allows radioactive heating to be radiated away before a large mass can be accreted. To melt the center of ?500 km planetesimal during its runaway growth stage, with the value ? = 2 predicted by astrophysicists, it needs to be formed within a couple of million years after condensation of the first solids. We then develop a multiphase model where the phase changes and phase separations by compaction are taken into account in 1-D spherical geometry. Our model handles simultaneously metal and silicates in both solid and liquid states. The segregation of the protocore decreases the efficiency of radiogenic heating by confining the 26Al in the outer silicate shell. Various types of planetesimals partly differentiated and sometimes differentiated in multiple metal–silicate layers can be obtained.

Bonadiman, C.; Nazzareni, S.; Coltorti, M.; et al. Crystal chemistry of amphiboles: implications for oxygen fugacity and water activity in lithospheric mantle beneath Victoria Land, Antarctica// CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY Volume: 167 Issue: 3 Article Number: 984 Published: MAR 2014

Amphibole is the hydrous metasomatic phase in spinel-bearing mantle xenoliths from Baker Rocks, Northern Victoria Land, Antarctica. It occurs in veins or in disseminated form in spinel lherzolites. Both types derive from reaction between metasomatic melts and the pristine paragenesis of the continental lithospheric mantle beneath Northern Victoria Land. To determine the effective role of water circulation during the metasomatic process and amphibole formation, six amphibole samples were fully characterized. Accurate determination of the site population and the state of dehydrogenation in each of these amphiboles was carried out using single-crystal X-ray diffraction, electron microprobe and secondary ion mass spectroscopy on the same single crystal. The Fe3+/Sigma Fe ratio was determined by X-ray absorption near edge spectroscopy on amphibole powder. The degree of dehydrogenation determined by SIMS is 0.870-0.994 O3(O2-) a.p.f.u., primary and ascribed to the Ti-oxy component of the amphibole, as indicated by atom site populations; postcrystallization H loss is negligible. Estimates of aH(2)O (0.014-0.054) were determined from the dehydration equilibrium among end-member components assuming that amphiboles are in equilibrium with the anhydrous peridotitic phases. A difference up to 58 % in determination of aH2O can be introduced if the chemical formula of the amphiboles is calculated based on 23 O a. p. f. u. without knowing the effective amount of dehydrogenation. The oxygen fugacity of the Baker Rocks amphibole-bearing mantle xenoliths calculated based upon the dissociation constant of water (by oxy-amphibole equilibrium) is between -2.52 and -1.32 log units below the fayalitemagnetite- quartz (FMQ) buffer. These results are systematically lower and in a narrow range of values relative to those obtained from anhydrous olivine-orthopyroxene-spinel equilibria (fO(2) between -1.98 and -0.30 log units). A comparative evaluation of the two methods suggests that when amphibole is present in mantle peridotites, the application of oxy-amphibole equilibrium is preferred, because ol-opx-sp oxy-calibrations are not "sensitive" enough in recording the effects (if any) of amphibole in the peridotite matrix. Amphibole acts as the main H acceptor among the peridotite minerals and may prevent fluid circulation and buffer oxygen fugacity. The important conclusion of this study is that amphibole within the lithospheric mantle does not always means high water activity and oxidizing conditions.

Bouchet Freddy. Statistical mechanics of two-dimensional and geophysical flows / Bouchet Freddy, Venaille Antoine. — Amsterdam [etc.] : Elsevier, 2012. — C. 227-295, [1] : ил. — (Physics reports, ISSN 0370-1573; vol. 515, nr 5). — Библиогр.: с. 290-295.

Burnham, Antony D.; Berry, Andrew J An experimental study of trace element partitioning between zircon and melt as a function of oxygen fugacity// GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA Volume: 95 Pages: 196-212 Published: OCT 15 2012

The partitioning of P, Sc, Ti, Sr, Y, Nb, the rare earth elements (REE), Hf, Ta, Th and U between zircon and a synthetic andesitic melt was determined as a function of oxygen fugacity (fO(2)) over a range of fourteen log units, from QFM-8 to QFM+6 (where QFM is the quartz-fayalite-magnetite oxygen buffer) at similar to 1300 degrees C and 1 atm, using SIMS and LA-ICP-MS. The partition coefficients of Ce and Eu were found to vary systematically with fO(2), relative to those of the other REE, producing Ce and Eu anomalies similar to those that are characteristic of natural igneous zircon. These anomalies coexist at terrestrial fO(2)s and were used to quantify Eu3+/(Eu2+ + Eu3+) and Ce4+/(Ce3+ + Ce4+) in the melt. The partition coefficients of the redox invariant trivalent cations are in excellent agreement with lattice strain theory. The values of DREE are related to those determined for natural samples by the expected dependence on temperature. The incorporation of REE3+ in zircon was independent of the presence of P. D-U/D-Th was found to vary systematically with fO(2) indicating the presence of U4+, U5+ and U6+ in the melt at terrestrial conditions. D-Ti was independent of fO(2) despite an expectation of significant Ti3+ in the most reduced experiments. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

By: Dai Li-Dong; Li He-Ping; Hu Hai-Ying; et al. CHINESE PHYSICS B Volume: 20 Issue: 4 Article Number:

In this paper, a new of oxygen fugacity controltechnique that can be widely applied to in-situ measurement of the grain interior electrical conductivities of minerals and rocks is presented for high temperature and high pressure. Inside the sample assembly, a metal and corresponding metal oxide form a solid oxygen buffer. The principle of this technique is to randomly monitor and adjust oxygen fugacity in the large-volume multi-anvil press by changing the types of solid oxygen buffer, metal shielding case and electrodes. At a pressure of up to 5.0 GPa and a temperature of up to 1423 K, the electrical conductivities of the dry peridotite are tested under the conditions of different oxygen fugacities. By virtue of this new technique, more and more reasonable and accurate laboratory electrical property data will be successfully obtained under controlled thermodynamic conditions

Chabot, Nancy L.; McDonough, William F.; Jones, John H.; et al Partitioning behavior at 9 GPa in the Fe-S system and implications for planetary evolution// EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS Volume: 305 Issue: 3-4 Pages: 425-434 Published: MAY 15 2011

Solid metal/liquid metal partitioning experiments were conducted at 9 GPa and 1323-1873 K in the Fe-S system. Analysis of the experimental charges by in situ laser ablation inductively coupled plasma mass spectrometry enabled partitioning results to be obtained for a total of 21 trace elements (Co, Ni, Cu, Ga, Ge, As, Mo, Ru, Rh, Pd, Ag, Sn, Sb, W. Re, Os, Ir, Pt, Au, Pb, and Bi). This new, elevated pressure dataset for the Fe-S system allows a direct comparison to the extensive data available at 0.1 MPa and permits evaluation of the effect of pressure on partitioning in this system. The majority of the elements studied exhibit different solid metal/liquid metal partitioning behaviors at 9 GPa than at 0.1 MPa. Additionally, the nature of these differences varies significantly between the 21 trace elements studied, spanning the range of behaviors of partitioning from more strongly into solid metal, to less strongly into solid metal, and to becoming insensitive to the metallic liquid composition. We conclude that pressure affects solid metal/liquid metal partitioning behavior in the Fe-S system and discuss the implications for fractionations due to Earth's core solidification and for planetary differentiation models. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

Gaetani, Glenn A.; O'Leary, Julie A.; Koga, Kenneth T.; et al. Hydration of mantle olivine under variable water and oxygen fugacity conditions //CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY Volume: 167 Issue: 2 Article Number: 965 Published: FEB 2014

The incorporation of H into olivine is influenced by a significant number of thermodynamic variables (pressure, temperature, oxygen fugacity, etc.). Given the strong influence that H has on the solidus temperature and rheological behavior of mantle peridotite, it is necessary to determine its solubility in olivine over the range of conditions found in the upper mantle. This study presents results from hydration experiments carried out to determine the effects of pressure, temperature, and the fugacities of H2O and O-2 on H solubility in San Carlos olivine at upper mantle conditions. Experiments were carried out at 1-2 GPa and 1,200 degrees C using a piston-cylinder device. The fugacity of O-2 was controlled at the Fe-0 -FeO, FeO-Fe3O4, or Ni-0 -NiO buffer. Variable duration experiments indicate that equilibration is achieved within 6 h. Hydrogen contents of the experimental products were measured by secondary ion mass spectrometry, and relative changes to the point defect populations were investigated using Fourier transform infrared spectroscopy. Results from our experiments demonstrate that H solubility in San Carlos olivine is sensitive to pressure, the activity of SiO2, and the fugacities of H2O and O-2. Of these variables, the fugacity of H2O has the strongest influence. The solubility of H in olivine increases with increasing SiO2 activity, indicating incorporation into vacancies on octahedral lattice sites. The forsterite content of the olivine has no discernible effect on H solubility between 88.17 and 91.41, and there is no correlation between the concentrations of Ti and H. Further, in all but one of our experimentally hydrated olivines, the concentration of Ti is too low for H to be incorporated dominantly as a Ti-clinohumite-like defect. Our experimentally hydrated olivines are characterized by strong infrared absorption peaks at wavenumbers of 3,330, 3,356, 3,525, and 3,572 cm(-1). The heights of peaks at 3,330 and 3,356 cm(-1) correlate positively with O-2 fugacity, while those at 3,525 and 3,572 cm(-1) correlate with H2O fugacity.

Gaetani, Glenn A.; O'Leary, Julie A.; Shimizu, Nobumichi; et al. Rapid reequilibration of H2O and oxygen fugacity in olivine-hosted melt inclusions //GEOLOGY Volume: 40 Issue: 10 Pages: 915-918 Published: OCT 2012

The solubility of H2O in silicate melt drops substantially with decreasing pressure, so that a magma initially containing several weight percent H2O in a crustal magma reservoir is left with only a few thousand parts per million following ascent and eruption at the Earth's surface. This rapid release of volatiles makes determining the pre-eruptive H2O contents of magmas very difficult. Olivine-hosted melt inclusions are thought to retain their H2O because they are protected from decompression by the strength of the host crystal, and pre-eruptive concentrations obtained from melt inclusions have been used to both estimate the amount of H2O in the upper mantle and investigate its role in the melt generation process. The greatest uncertainty involved in constraining upper mantle conditions from melt inclusions is the potential for rapid diffusive loss or gain of IP (protons) through the host olivine. Here we present results from hydration and dehydration experiments that demonstrate that, contrary to the widely held view, H2O loss or gain in melt inclusions is not limited by redox reactions and significant fluxes of H+ through the host olivine are possible on very short time scales. We also show that the Fe3+/Sigma Fe of an olivine-hosted melt inclusion maintains equilibrium with the external environment via diffusion of point defects through the host olivine. Our results demonstrate that, while pre-eruptive H2O and Fe/EFe can be reliably estimated, olivine-hosted melt inclusions do not necessarily retain a record of the H2O and O-2 fugacity conditions at which they formed. High-H2O melt inclusions are particularly susceptible to diffusive dehydration, and therefore are not reliable proxies for the state of the upper mantle.

Goncharov, A. G.; Ionov, D. A.; Doucet, L. S.; et al. Thermal state, oxygen fugacity and C-O-H fluid speciation in cratonic lithospheric mantle: New data on peridotite xenoliths from the Udachnaya kimberlite, Siberia // EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS Volume: 357 Pages: 99-110

Published: DOxygen fugacity (fO(2)) and temperature variations in a complete lithospheric mantle section (70-220 km) of the central Siberian craton are estimated based on 42 peridotite xenoliths in the Udachnaya kimberlite. Pressure and temperature (P-T) estimates for the 70-140 km depth range closely follow the 40 mW/m(2) model conductive geotherm but show a bimodal distribution at greater depths. A subset of coarse garnet peridotites at 145-180 km plots near the "cold" 35 mW/m(2) geotherm whereas the majority of coarse and sheared rocks at > 145 km scatter between the 40 and 45 mW/m(2) geotherms. This P-T profile may reflect a perturbation of an initially "cold" lithospheric mantle through a combination of (1) magmatic under-plating close to the crust-mantle boundary and (2) intrusion of melts/fluids in the lower lithosphere accompanied by shearing. 102 values estimated from Fe3+/Sigma Fe in spinel and/or garnet obtained by Mossbauer spectroscopy decrease from +1 to -4 Delta log fO(2) (FMQ) from the top to the bottom of the lithospheric mantle (similar to 0.25 log units per 10 kin) due to pressure effects on Fe2+-Fe3+ equilibria in garnet. Garnet peridotites from Udachnaya appear to be more oxidized than those from the Kaapvaal craton but show fO(2) distribution with depth similar to those in the Slave craton. Published fO(2) estimates for Udachnaya xenoliths based on C-O-H fluid speciation in inclusions in minerals from gas chromatography are similar to our results at <= 120 km, but are 1-2 orders of magnitude higher for the deeper mantle, possibly due to uncertainties of fO(2) estimates based on experimental calibrations at <= 3.5 GPa. Sheared peridotites containing garnets with u-shaped, sinusoidal and humped REE patterns are usually more oxidized than Yb, Lu-rich, melt-equilibrated garnets, which show a continuous decrease from heavy to light REE. This further indicates that mantle redox state may be related to sources and modes of metasomatism. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.EC 1 2012

Huang, Fang; Zhang, Zhaofeng; Lundstrom, Craig C.; et al. Iron and magnesium isotopic compositions of peridotite xenoliths from Eastern China// GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA Volume: 75 Issue: 12 Pages: 3318-3334 Published: JUN 15 2011

We present high-precision measurements of Mg and Fe isotopic compositions of olivine, orthopyroxene (opx), and clinopyroxene (cpx) for 18 lherzolite xenoliths from east central China and provide the first combined Fe and Mg isotopic study of the upper mantle. delta(56)Fe in olivines varies from 0.18 parts per thousand to -0.22 parts per thousand with an average of -0.01 +/- 0.18 parts per thousand (2SD, n = 18), opx from 0.24 parts per thousand to -0.22 parts per thousand with an average of 0.04 +/- 0.20 parts per thousand, and cpx from 0.24 parts per thousand to -0.16 parts per thousand with an average of 0.10 +/- 0.19 parts per thousand. delta(26)Mg of olivines varies from -0.25 parts per thousand to -0.42 parts per thousand with an average of -0.34 +/- 0.10 parts per thousand (2SD, n = 18), opx from -0.19 parts per thousand to -0.34 parts per thousand with an average of -0.25 +/- 0.10 parts per thousand, and cpx from -0.09 parts per thousand to -0.43 parts per thousand with an average of -0.24 +/- 0.18 parts per thousand. Although current precision (similar to +/- 0.06 parts per thousand for delta(56)Fe; +/- 0.10 parts per thousand for delta(26)Mg, 2SD) limits the ability to analytically distinguish inter-mineral isotopic fractionations, systematic behavior of inter-mineral fractionation for both Fe and Mg is statistically observed: Delta(56)Fe(ol-cpx) = -0.10 +/- 0.12 parts per thousand (2SD, n - 18); Delta(56)Fe(ol-opx) = -0.05 +/- 0.11 parts per thousand; Delta(26)Mg(ol-opx) = -0.09 +/- 0.12 parts per thousand; Delta(26)Mg(ol-cpx) = -0.10 +/- 0.15 parts per thousand. Fe and Mg isotopic composition of bulk rocks were calculated based on the modes of olivine, opx, and cpx. The average delta(56)Fe of peridotites in this study is 0.01 +/- 0.17 parts per thousand (2SD, n = 18), similar to the values of chondrites but slightly lower than mid-ocean ridge basalts (MORB) and oceanic island basalts (OIB). The average delta(26)Mg is -0.30 +/- 0.09 parts per thousand, indistinguishable from chondrites, MORB, and OIB. Our data support the conclusion that the bulk silicate Earth (BSE) has chondritic delta(56)Fe and delta(26)Mg.

Jakobsson, Sigurdur Oxygen fugacity control in piston-cylinder experiments// CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY Volume: 164 Issue: 3 Pages: 397-406 Published: sep 2012

The main goal of this study was to develop and test a capsule assembly for use in piston-cylinder experiments where oxygen fugacity could be controlled in the vicinity of the QFM buffer without H2O loss or carbon contamination of the sample material. The assembly consists of an outer Pt-capsule containing a solid buffer (Ni-NiO or Co-CoO) plus H2O and an inner AuPd-capsule, containing the sample, H2O and a Pt-wire. No H2O loss is observed from the sample, even after 48 h, but a slight increase in H2O content is found in longer runs due to oxygen and hydrogen diffusion into the AuPd-capsule. Oxygen fugacity of runs in equilibrium with the Ni-NiO (NNO) and Co-CoO (CoCO) buffers was measured by analyzing Fe dissolved in the Pt-wire and in the AuPd-capsule. The second method gives values that are in good agreement with established buffer values, whereas results from the first method are one half to one log units higher than the established values.

Jakobsson, Sigurdur; Blundy, Jon; Moore, Gordon // CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY Volume: 167 Issue: 6 Article Number: 1007 Published: JUN 2014

Jakobsson (Contrib Miner Petrol 164(3): 397-407, 2012) investigated a double capsule assembly for use in piston-cylinder experiments that would allow hydrous, high-temperature, and high-pressure experiments to be conducted under controlled oxygen fugacity conditions. Using a platinum outer capsule containing a metal oxide oxygen buffer (Ni-NiO or Co-CoO) and H2O, with an inner gold-palladium capsule containing hydrous melt, this study was able to compare the oxygen fugacity imposed by the outer capsule oxygen buffer with an oxygen fugacity estimated by the AuPdFe ternary system calibrated by Barr and Grove (Contrib Miner Petrol 160(5): 631-643, 2010). H2O loss or gain, as well as iron loss to the capsule walls and carbon contamination, is often observed in piston-cylinder experiments and often go unexplained. Only a few have attempted to actually quantify various aspects of these changes (Brooker et al. in Am Miner 83(9-10): 985-994, 1998; Truckenbrodt and Johannes in Am Miner 84: 1333-1335, 1999). It was one of the goals of Jakobsson (Contrib Miner Petrol 164(3): 397-407, 2012) to address these issues by using and testing the AuPdFe solution model of Barr and Grove (Contrib Miner Petrol 160(5): 631-643, 2010), as well as to constrain the oxygen fugacity of the inner capsule. The oxygen fugacities of the analyzed melts were assumed to be equal to those of the solid Ni-NiO and Co-CoO buffers, which is incorrect since the melts are all undersaturated in H2O and the oxygen fugacities should therefore be lower than that of the buffer by 2 log a(H2O).

Kagi, Hiroyuki; Odake, Shoko; Ismibashi, Hidemi; et al. Oxygen fugacity and valence state of chromium in ferropericlase: Can Cr2+ be a redox indicator for the deep mantle? //JOURNAL OF MINERALOGICAL AND PETROLOGICAL SCIENCES Volume: 108 Issue: 3 Pages: 172-177 Published: JUN 2013

The valence state of chromium in ferropericlase inclusions within diamonds was expected to serve as a redox indicator applicable to the deep earth environment with an extremely reduced condition. In this study, Cr K-edge X-ray absorption near-edge structure (XANES) spectra and Fe-57 Mossbauer spectra were obtained for ferropericlase samples synthesized under controlled oxygen fugacity conditions of -7, -9, and -11 in log f(o2). All the ferropericlase samples were shown to have almost identical Fe3+/Fe2+ ratios; this observation is consistent with a phase diagram of ferropericlase reported previously. All the ferropericlase samples contained Cr2+, and the Cr2+/Sigma Cr ratio was almost constant among the samples, within the experimental precision of XANES spectroscopic measurements. Divalent chromium ions are stabilized in ferropericlase by the crystallographic constraint, even under an oxidized condition. The present study proposes that there is room for reconsidering the presence of Cr2+ in ferropericlase inclusions in diamonds as evidence of the extremely reduced condition of the lower mantle.

Kinoshita, N.; Paul, M.; Kashiv, Y.; et al. A Shorter Sm-146 Half-Life Measured and Implications for Sm-146-Nd-142 Chronology in the Solar System //SCIENCE Volume: 335 Issue: 6076 Pages: 1614-1617 Published: MAR 30 2012

The extinct p-process nuclide Sm-146 serves as an astrophysical and geochemical chronometer through measurements of isotopic anomalies of its alpha-decay daughter Nd-142. Based on analyses of Sm-146/Sm-147 alpha-activity and atom ratios, we determined the half-life of Sm-146 to be 68 +/- 7 (1 sigma) million years, which is shorter than the currently used value of 103 +/- 5 million years. This half-life value implies a higher initial Sm-146 abundance in the early solar system, (Sm-146/Sm-144)(0) = 0.0094 +/- 0.0005 (2 sigma), than previously estimated. Terrestrial, lunar, and martian planetary silicate mantle differentiation events dated with Sm-146-Nd-142 converge to a shorter time span and in general to earlier times, due to the combined effect of the new Sm-146 half-life and (Sm-146/Sm-144)(0) values.

Krawczynski, Michael J.; Grove, Timothy L. Experimental investigation of the influence of oxygen fugacity on the source depths for high titanium lunar ultramafic magma//GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA Volume: 79 Pages: 1-19 Published: FEB 15 2012

High pressure and high temperature experiments were carried out on two pristine ultramafic high titanium glass compositions from the Moon. The investigated compositions are the Apollo 15 red glass (13.8 wt% TiO(2)) and Apollo 17 orange glass (9.1 wt% TiO(2)). Temperatures spanned the range of 1320-1570 degrees C, and pressures 0.8-3.3 GPa. Graphite and iron metal capsules were used to control f(O2) at iron-wustite (Delta IW) + 1.3 log units to DIW-2.1, respectively. Multiple saturation with olivine and orthopyroxene on the liquidus occurs at 1.2 GPa and 1350 degrees C for the red glass, and 2.5 GPa and 1530 degrees C for the orange glass in graphite capsules. In Fe capsules the multiple saturation points (MSP) shift to higher pressure, and are 2.2 GPa and 1450 degrees C for the red glass, and 3.1 GPa and 1560 degrees C for the orange glass. The magnitude of the shift in MSP increases with increasing TiO(2) content. The changes in MSP are caused by f(O2) and correspond to a similar to 200 km shift in the estimated minimum depth of origin for the red glass, and up to a 300 km range in depth between the red and orange glass depth of origin. Using independent estimates of f(O2) for the orange glass source region of Delta IW-0.6 (Sato, 1979; Nicholis and Rutherford, 2009), interpolation of our phase stability data yields a pressure of multiple saturation of 2.8 GPa. Our results confirm that the red and orange glasses are buoyant with respect to model lunar interior assemblages at their multiple saturation pressures. The difference in the pressure of liquidus multi-phase saturation is possibly due to a shift in the Ti-Fe coordination in high-Ti melts. Evidence for this coordination change comes from systematic changes in olivine-melt Fe-Mg K(D)'s with f(O2), pressure, temperature, and TiO(2) content. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

16. U12510
McCubbin, Francis M.; Hauri, Erik H.; Elardo, Stephen. M.; et al. Hydrous melting of the martian mantle produced both depleted and enriched shergottites //GEOLOGY Volume: 40 Issue: 8 Pages: 683-686 Published: AUG 2012

The search for water in our solar system is one of the primary driving forces for planetary science and exploration because water plays an important role in many geologic processes and is required for biologic processes as we currently understand them. Excluding Earth, Mars is the most promising destination in the inner solar system to find water, as it is undoubtedly responsible for shaping many geomorphologic features observed on the present-day martian surface; however, the water content of the martian interior is currently unresolved. Much of our information about the martian interior comes from studies of the basaltic martian meteorites (shergottites). In this study we examined the water contents of magmatic apatites from a geochemically enriched shergottite (the Shergotty meteorite) and a geochemically depleted shergottite (the Queen Alexandria Range 94201 meteorite). From these data, we determined that there was little difference in water contents between the geochemically depleted and enriched shergottite magmas. The water contents of the apatite imply that shergottite parent magmas contained 730-2870 ppm H2O prior to degassing. Furthermore, the martian mantle contains 73-290 ppm H2O and underwent hydrous melting as recently as 327 Ma. In the absence of plate tectonics, the presence of water in the interior of Mars requires planetary differentiation under hydrous conditions. This is the first evidence of significant hydrogen storage in a planetary interior at the time of core formation, and this process could support elevated H abundances in the interiors of other terrestrial bodies like the Moon, Mercury, Venus, large differentiated asteroids, and Earth.

Physics Reports (Review Sect. of Physics Letters)(NLD). 2012 г., т. 515, N 5, (Bouchet Freddy Statistical mechanics , стр. 290-295

Poitrasson, Franck; Delpech, Guillaume; Gregoire, Michel On the iron isotope heterogeneity of lithospheric mantle xenoliths: implications for mantle metasomatism, the origin of basalts and the iron isotope composition of the Earth //CONTRIBUTIONS TO MINERALOGY AND PETROLOGY Volume: 165 Issue: 6 Pages: 1243-1258 Published: JUN 2013

With the aim to better understand the cause of the iron isotope heterogeneity of mantle-derived bulk peridotites, we compared the petrological, geochemical and iron isotope composition of four xenolith suites from different geodynamic settings; sub-arc mantle (Patagonia); subcontinental lithospheric mantle (Cameroon), oceanic mantle (Kerguelen) and cratonic mantle (South Africa). Although correlations were not easy to obtain and remain scattered because these rocks record successive geological events, those found between delta Fe-57, Mg#, some major and trace element contents of rocks and minerals highlight the processes responsible for the Fe isotope heterogeneity. While partial melting processes only account for moderate Fe isotope variations in the mantle (< 0.2 aEuro degrees, with bulk rock values yielding a range of delta Fe-57 +/- A 0.1 aEuro degrees relative to IRMM-14), the main cause of Fe isotope heterogeneity is metasomatism (> 0.9 aEuro degrees). The kinetic nature of rapid metasomatic exchanges between low viscosity melts/fluids and their wall-rocks peridotite in the mantle is the likely explanation for this large range. There are a variety of responses of Fe isotope signatures depending on the nature of the metasomatic processes, allowing for a more detailed study of metasomatism in the mantle with Fe isotopes. The current database on the iron isotope composition of peridotite xenoliths and mafic eruptive rocks highlights that most basalts have their main source deeper than the lithospheric mantle. Finally, it is concluded that due to a complex geological history, Fe isotope compositions of mantle xenoliths are too scattered to define a mean isotopic composition with enough accuracy to assess whether the bulk silicate Earth has a mean delta Fe-57 that is chondritic, or if it is similar to 0.1 aEuro degrees above chondrites as initially proposed.

Riches, Amy J. V.; Day, James M. D.; Walker, Richard J.; et al. Rhenium-osmium isotope and highly-siderophile-element abundance systematics of angrite meteorites// EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS Volume: 353 Pages: 208-218 Published: NOV 1 2012

Coupled Os-187/Os-188 compositions and highly-siderophile-element (HSE: Os, It, Ru, Pt, Pd, and Re) abundance data are reported for eight angrite achondrite meteorites that include quenched- and slowly-cooled textural types. These data are combined with new major- and trace-element concentrations determined for bulk-rock powder fractions and constituent mineral phases, to assess angrite petrogenesis. Angrite meteorites span a wide-range of HSE abundances from <0.005 ppb Os (e.g., Northwest Africa [NWA] 1296; Angra dos Reis) to >100 ppb Os (NWA 4931). Chondritic to suprachondritic Os-187/Os-188 (0.1201-0.2127) measured for Angra dos Reis and quenched-angrites correspond to inter- and intra-sample heterogeneities in Re/Os and HSE abundances. Quenched-angrites have chondritic-relative rare-earth-element (REE) abundances at 10-15 x CI-chondrite, and their Os-isotope and HSE abundance variations represent mixtures of pristine uncontaminated crustal materials that experienced addition (< 0.8%) of exogenous chondritic materials during or after crystallization. Slowly-cooled angrites (NWA 4590 and NWA 4801) have fractionated REE-patterns, chondritic to sub-chondritic Os-187/Os-188 (0.1056-0.1195), as well as low-Re/Os (0.03-0.13), Pd/Os (0.071-0.946), and relatively low-Pt/Os (0.792-2.640). Sub-chondritic Os-187/Os-188 compositions in NWA 4590 and NWA 4801 are unusual amongst planetary basalts, and their HSE and REE characteristics may be linked to melting of mantle sources that witnessed prior basaltic melt depletion. Angrite HSE-Yb systematics suggest that the HSE behaved moderately-incompatibly during angrite magma crystallization, implying the presence of metal in the crystallizing assemblage.

Roth, Antoine S. G.; Bourdon, Bernard; Mojzsis, Stephen J.; et al. Inherited Nd-142 anomalies in Eoarchean protoliths //EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS Volume: 361 Pages: 50-57 Published: JAN 1 2013

Geological records of the earliest history of the Earth are rare; rocks older than 3700 Ma comprise only a few percent of continental surfaces. Evidence is mounting, however, that vestiges of primordial planetary differentiation continued to influence the compositions of the oldest rocks during the Hadean and into the Archean. Here, we report new whole-rock (147,146)sm-Nd-143,Nd-142 data for the ancient Nuvvuagittuq Supracrustal Belt (NSB) in Quebec (Canada) and confirm the Nd-142 deficits reported by O'Neil et al. (2008). We show that the assigned (O'Neil et al., 2008) and recently revised (Kinoshita et al., 2012) Nd-142 "age" of 4362(-54)(+35) Ma claimed for NSB amphibolites is at odds with the younger Sm-147-Nd-143 record. This discrepancy can be reconciled by partial Nd isotope equilibration of rocks with Hadean model ages of up to 4500 Ma during magmatic and metamorphic perturbations associated with the emplacement of the NSB at ca. 3750 Ma (Cates and Mojzsis, 2009). Our model further predicts a whole-rock Sm-147-Nd-143 age of 3800 Ma for other NSB lithologies in agreement with U-Pb zircon chronology (Cates and Mojzsis, 2007). Hence, (146)sm-Nd-142 systematics for the Eoarchean NSB rocks represent inheritance of a Hadean signature that was stored either in pre-existing crust or in early-enriched mantle sources. The decoupled Sm-147,Sm-146-Nd-143,Nd-142 systematics of the NSB is similar but complementary to the Hadean mantle isochron preserved in Eoarchean rocks from West Greenland (Bennett et al., 2007; Rizo et al., 2011). (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Stagno, V.; Tange, Y.; Miyajima, N.; et al. The stability of magnesite in the transition zone and the lower mantle as function of oxygen fugacity// GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS Volume: 38 Article Number: L19309 Published: OCT 15 2011

The oxygen fugacity at which magnesite (MgCO(3)) is reduced to diamond in a typical mantle assemblage has been determined between 16 and 45 GPa and 1500-1700 degrees C in experiments employing a multianvil device. This oxygen fugacity for carbonate stability, measured using a sliding redox sensor that employs IrFe alloy, was found to be greater than 2 log units above the iron-wustite oxygen buffer (Delta IW+2). Reversal experiments employing FeNi alloy confirmed complete oxidation of Ni in the presence of magnesite and diamond even at 45 GPa. As the oxygen fugacity of the transition zone and lower mantle is most likely at or below the IW buffer, mantle carbon, if distributed relatively homogeneously, is unlikely to be hosted in carbonates throughout most of the mantle but is more likely present as diamond, methane, Fe-rich carbide or as a carbon-component dissolved in Fe-Ni metal. The existence of carbonate at these depths would imply the presence of unusually oxidized regions of the deeper mantle. Such regions could form in the deeper mantle from an influx of subduction related carbonate melt, which would reduce by causing oxidation of the surrounding silicates. Due to changes in the degree of oxidation of the surrounding mantle such melts could potentially travel further in the transition zone mantle than in the lower mantle. The results do not exclude the possibility that carbonate could coexist with Fe-Ni metal or carbide at the very base of the lower mantle. Citation: Stagno, V., Y. Tange, N. Miyajima, C. A. McCammon, T. Irifune, and D. J. Frost (2011), The stability of magnesite in the transition zone and the lower mantle as function of oxygen fugacity, Geophys. Res. Lett., 38, L19309, doi: 10.1029/2011GL049560.

Tang, Haolan; Dauphas, Nicolas Fe-60-Ni-60 chronology of core formation in Mars// EARTH AND PLANETARY SCIENCE LETTERS Volume: 390 Pages: 264-274 Published: MAR 15 2014

The timescales of accretion, core formation, and magmatic differentiation in planetary bodies can be constrained using extinct radionuclide systems. Experiments have shown that Ni becomes more siderophile with decreasing pressure, which is reflected in the progressively higher Fe/Ni ratios in the mantles of Earth, Mars and Vesta. Mars formed rapidly and its mantle has a high Fe/Ni ratio, so the Fe-60-Ni-60 decay system (t(1/2) = 2.62 Myr) is well suited to establish the timescale of core formation in this object. We report new measurements of Ni-60/Ni-58 ratios in bulk SNC/martian (Shergotty-Nakhla-Chassigny) meteorites and chondrites. The difference in epsilon Ni-60 values between SNC meteorites and the building blocks of Mars assumed to be chondritic (55% ordinary chondrites + 45% enstatite chondrites) is +0.028 +/- 0.023 (95% confidence interval). Using a model of growth of planetary embryo, this translates into a time for Mars to have reached similar to 44% of its present size of 1.9(-0.8)(+1.7) Myr with a strict lower limit of 1.2 Myr after solar system formation, which agrees with a previous estimate based on Hf-182-W-182 systematics. The presence of Mars when planetesimals were still being formed may have influenced the formation of chondrules through bow shocks or by inducing collisions between dynamically excited planetesimals. Published by Elsevier B.V.

23. U28275
Wang, Yongfeng; Zhang, Junfeng; Jin, Zhenmin; et al. Low oxygen fugacity dependency for the deformation of partially molten lherzolite //TECTONOPHYSICS Volume: 580 Pages: 114-123 Published: DEC 10 2012

We present the results of an experimental investigation of the influence of oxygen fugacity on the deformation of a partially molten spinel lherzolite using a 0.1 MPa gas-media creep rig under temperatures of 1160-1190 degrees C, stresses of 4-74 MPa and well-controlled oxygen fugacities of 10(-7) to 10(-11) MPa. The partially molten spinel lherzolite was deformed by a dislocation-mediated creep process such as dislocation creep or dislocation-accommodated grain boundary sliding (DGBS) (n = 3.5 +/- 0.3) as well as in the diffusion creep regime (n = 1.2 +/- 0.2). The average oxygen fugacity exponent of lherzolite is 0.04 +/- 0.02, which is significantly smaller than the values measured for olivine single crystals (0.10-0.36) and dunite rocks (0.20) deformed by dislocation creep. We attribute the low oxygen fugacity exponent of partially molten lherzolite samples either to the operation of grain boundary sliding, if DGBS dominates the deformation, or to the presence of pyroxenes whose deformation has a weak or no dependency on oxygen fugacity, if dislocation creep dominates the deformation. In the latter case, the oxygen fugacity exponent decreases rapidly with decreasing volume fraction of olivine. The low oxygen fugacity exponent for our partially molten lherzolite samples implies that dislocation creep or DGBS of mantle peridotite will most likely be insensitive to variations of oxygen fugacity in the upper mantle. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Yang, Xiaozhi An experimental study of H solubility in feldspars: Effect of composition, oxygen fugacity, temperature and pressure and implications for crustal processes//GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA Volume: 97 Pages: 46-57 Published: NOV 15 2012

A series of experiments, with run durations of similar to 100-240 h, have been carried out on H solubility in natural labradorite, albite and anorthoclase at 2-10 kbar and 700-850 degrees C, in equilibrium with different oxygen buffer materials: Fe-FeO, Ni-NiO, Re-ReO2 and Fe2O3-Fe3O4. Attainment of equilibrium water contents were examined by conducting experiments with different run-durations and by performing profile analysis along crystal core-to-rim paths. The annealed products generally show typical OH-related infrared absorption bands in the range 3700-2600 cm(-1) : the spectra of the labradorite and anorthoclase are dominated by broad bands at similar to 3300-3100 cm(-1), while the spectra of the albite consist of broad bands at similar to 3100-3000 cm(-1) and sharp bands at similar to 3600-3400 cm(-1). The measured H solubility, ranging from similar to 80 to 285 ppm H2O, differs greatly between the feldspars with different chemical compositions, depends strongly on oxygen fugacity, and increases with increasing temperature and pressure. The H solubility is significantly higher, e. g., by a factor of similar to 3 or even more, at very reducing conditions than at oxidizing conditions. The high H solubility of feldspar at reduced conditions indicates that, at least locally, the Earth's ancient deep continental crust was probably more hydrous than the modern one. Crustal dehydration can be caused by a change of oxygen fugacity and a corresponding change of water solubility in the constituent feldspar under isothermal conditions, without the requirement of high temperature and/or additional heat sources. (C) 2012 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Zhang, Hong; Ling, Ming-Xing; Liu, Yu-Long; et al. High Oxygen Fugacity and Slab Melting Linked to Cu Mineralization: Evidence from Dexing Porphyry Copper Deposits, Southeastern China //JOURNAL OF GEOLOGY Volume: 121 Issue: 3 Pages: 289-305 Published: MAY 2013

The Dexing porphyry Cu deposit is the largest Cu deposit in eastern China, with total reserves of 8.4 Mt Cu. The Dexing porphyries have geochemical characteristics typical of adakites: they are similar to examples in the Circum-Pacific Belt and in the Lower Yangtze River Belt but different from adakites from the Dabie Mountains and the Tibetan Plateau. Ce4+/Ce3+ and (Eu/Eu*)(N) values calculated from zircon trace-element compositions vary from 495 N to 1922 and from 0.51 to 0.82, respectively, and reflect high oxygen fugacity similar to that measured in or inferred for porphyry Cu-Au deposits in the South America. The high oxygen fugacity is consistent with abundant anhydrite and magnetite-hematite intergrowths in the porphyry, which indicate that the highest oxygen fugacity of Dexing porphyry reached the hematite-magnetite buffer. Based on the geochemical characteristics and the drifting history of the Pacific Plate, we propose that the Dexing adakitic porphyries formed through slab melting, most likely during subduction of an aseismic ridge in the Pacific Plate in the Mid-Jurassic.


Рассматриваются пространственно-временные вариации локализации очагов землетрясений с H ? 14 км на территории Гармского района. Неравномерность распределения таких землетрясений связывается с блоковым строением: в ослабленных зонах их больше, чем в блоках. Выделены три ослабленные зоны, характеризующиеся повышенной активностью заглубленной сейсмичности, которая варьирует во времени, увеличиваясь перед землетрясениями К ? 12.5. Характер временных вариаций распределения очагов землетрясений с глубиной позволяет высказать предположение о существовании связи между скоростью вращения Земли и активностью заглубленной сейсмичности.

Белов С.В., Шестопалов И.П. ВУЛКАНИЗМ, СЕЙСМИЧНОСТЬ И ФЕНОМЕН ЭЛЬНИНЬО//Использование и охрана природных ресурсов в России. 2011. № 6. С. 35-38.

Исследована связь главных проявлений эндогенной активности Земли - сейсмичности и вулканизма с феноменом ЭльНиньо. Показано нарастание эндогенной активности Земли на протяжении ХХ столетия, которое продолжается и в настоящее время. При этом установлено, что с последней трети XX в. полоса максимального проявления сейсмичности и вулканизма переместилась в южные широты (015  ), продолжая оставаться там в настоящее время. Примечательно, что феномен ЭльНиньо возникающий в экваториальной части восточной Пацифики, интенсивность которого оценена по индексу Южной осцилляции SOI (Southern Oscillation Index), наиболее активно проявлялся, начиная с 1977 г., когда произошел особенно существенный рост сейсмичности и вулканизма верхних слоев океана в связи с активизацией вулканической и сейсмической активности в районе ВосточноТихоокеанского поднятия, происходящей в русле общей тенденции нарастания эндогенной активности Земли.

Белявский В.В., Ракитов В.А. ФЛЮИДОНАСЫЩЕННОСТЬ ОЧАГОВЫХ ЗОН ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ АЛТАЕ-САЯНСКОГО РЕГИОНА//Разведка и охрана недр. 2012. № 3. С. 40-47

Новая информация о строении земной коры получена ГФУП ВНИИГеофизика вдоль региональных профилей Алтае-Саянскогорегиона. Изучение Алтайской, Шапшальской, Тээлинской и Шагонарской очаговых зон землетрясений методами обменных волн землетрясений и магнитотеллурического зондирования позволило оценить флюидонасыщенность проницаемых зон коры. Показано, что она зависит от характера сейсмичности, глубины расположения низкоскоростных и низкоомных доменов. Ключевые слова: Алтае-Саянский регион, очаговая зона, сейсмичность, флюидонасыщенность, магнитотеллурическое зондирование, обменные волны.

Дробышев В.Н. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О ПРИНЦИПЕ ФРАКТАЛЬНОСТИ В СЕЙСМИЧЕСКОМ ПРОЦЕССЕ//Вопросы инженерной сейсмологии. 2012. Т. 39. № 3. С. 21-32.

На основе полученных Г.А. Соболевым результатов эксперимента по разрушению твердого образца при одноосном сжатии выстроена цепочка теоретических представлений о сейсмическом процессе, позволяющих конкретизировать вычислительные операции с параметрами природной сейсмичности и удовлетворяющие принципу фрактальности. На примере выборки землетрясений по афтершоковой зоне Рачинского землетрясения 1991 г. выполнена обработка сейсмологических данных с применением новых методических приемов, получены результаты, конкретизирующие пространственную структуру сейсмического очага и позволяющие детально моделировать поле его сейсмического потенциала.

Ежова И.Т., Ефременко М.А., Трегуб А.И. СЕЙСМИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ И НЕОТЕКТОНИКА ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА //Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2010. № 1. С. 229-232.

В статье приведены результаты сейсмического мониторинга Воронежского кристаллического массива. Они позволяют сделать вывод о геодинамической активности древних платформ. Повышенная сейсмичность приурочена к зонам разломов докембрийского фундамента, которые определяют важнейшие черты неотектонической структуры.

Задонина Н.В. АНАЛИЗ ПРОЯВЛЕНИЯ СЕЙСМИЧНОСТИ В МОНГОЛО-БАЙКАЛЬСКОМ РЕГИОНЕ ЗА ПОСЛЕДНИЕ 320 ЛЕТ//Вопросы инженерной сейсмологии. 2009. Т. 36. № 2. С. 47-56.

Предпринята попытка проследить динамику развития сейсмического процесса в Монголо-Байкальском регионе за 320-летний период. Анализировалось количество сообщений об ощутимых землетрясениях за год. Для получения реальной картины развития процесса выборка при статистическом анализе была разделена на две части - доинструментальный и инструментальный периоды. В результате спектрального анализа установлены сходные периоды активизации для разных частей выборки. Анализ вариаций во времени годового сейсмического энергопотока позволил установить эквивалентность периодов активизации для частей выборки с 1742 г. по 2002, с 1742 г. по 1902 г. и с 1902 г. по 2002 г. Для статистического анализа базы данных использован новый, ранее не применявшийся, подход. Выполнен сравнительный анализ хода сейсмичности в глобальном масштабе и в Монголо-Байкальском регионе. На основе спектрального анализа временных рядов, отражающих вариации сейсмического процесса, осуществлена попытка прогноза его развития на ближайшие 50 лет Ключевые слова: сейсмичность, периоды активизации, спектральный анализ, историко-архивные данные, инструментальный мониторинг.

Козырев А.А., Федотова Ю.В., Журавлева О.Г., Звонарь А.Ю., Запорожец В.Ю. ВЫДЕЛЕНИЕ ЗОН ПОВЫШЕННОЙ СЕЙСМООПАСНОСТИ ПО КОМПЛЕКСУ ПРОГНОСТИЧЕСКИХ КРИТЕРИЕВ// 16. Горный журнал. 2010. № 9. С. 44-47.

Представлены исследования сейсмоопасности массива Хибинских рудников на больших глубинах, на основе которых выделены прогностические критерии потока сейсмической эмиссии и предложена методика расчетов и прогноза миграции сейсмоопасных зон в процессе горнодобычных работ.



Проведен анализ опубликованного и фондового материалов, а также результатов собственных исследований и полевых наблюдений с целью представления современной картины геодинамической ситуации, сейсмотектонических условий и современной сейсмичности области Дагестанского клина. Уточнено пространственное расположение разломов области Дагестанского клина и на этой основе составлена схема дизъюнктивной тектоники. По результатам исследований выполнено прогнозирование зон возможных очагов землетрясений (ВОЗ) в области Дагестанского клина.

Маршалова В.Е., Трофименко С.В., Гриб Н.Н. ОТРАЖЕНИЕ ПРОСТРАНСТВЕННОГО ПОЛЯ СЕЙСМИЧНОСТИ ВО ФРАКТАЛЬНЫХ МОДЕЛЯХ РЕЧНОЙ СЕТИ ОЛЕКМО-СТАНОВОЙ СЕЙСМИЧЕСКОЙ ЗОНЫ//Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2012. Т. 14. № 1-9. С. 2360-2363.

Рассматривается поле рассеянной сейсмичности, положение эпицентров сильных землетрясений и выявленных дислокаций Олекмо-Становой сейсмической зоны (ОСЗ). Пространственное распределение очагов землетрясений сопоставлено с основными структурными элементами зоны сочленения Станового хребта и Алданского щита и изрезанностью речной сети. Для центральной части ОСЗ показано, что эпицентры сильных землетрясений укладываются в максимумы фрактальной размерности гидросети. По данным модельным факторам выделена ассейсмичная в настоящее время область в районе Эльгинского месторождения угля, как зона возможных сильных землетрясений.

Надежка Л.И., Пивоваров С.П., Ефременко М.А., Семенов А.Е. О ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯХ НА ТЕРРИТОРИИ ВОРОНЕЖСКОГО КРИСТАЛЛИЧЕСКОГО МАССИВА//Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Геология. 2010. № 1. С. 233-242.

Зарегистрированы местные землетрясения на территории Воронежского кристаллического массива сетью сейсмических станций. Самое сильное землетрясение - «Никольское» (М = 3,8). Наблюдается не равномерное временное распределение местных землетрясений и выделившейся сейсмической энергии. Отмечаются периодичности в распределении сейсмической энергии.


Цель. Разработка подхода к выявлению и трассированию нарушений геологической среды на основе сети сейсмических станций. Материалы и методы. Исследование экранирующих свойств разломов проводится на основе определения взаимосвязи скоростей смещения грунта, с помощью разработанного в Отделе геоэкологии ОНЦ УрО РАН программного средства, реализованного на основе оценки взаимосвязи временных рядов скоростей смещений грунта с учетом задержки. Результаты. Показана научная новизна предложенного метода и возможность использования вероятностного подхода к выявлению и трассированию нарушений в земной коре с помощью сети сейсмических станций. Заключение. Тектонические и техногенные нарушения приводят к изменениям свойств и параметров сейсмических волн.

Овсюченко А.Н., Рогожин Е.А., Новиков С.С., Мараханов А.В., Ларьков А.С. ПРИРОДА МАССОВОГО РАЗРЫВООБРАЗОВАНИЯ ПРИ СЕЙСМИЧЕСКОЙ АКТИВИЗАЦИИ В ЦЕНТРАЛЬНОМ КУЗБАССЕ//Вопросы инженерной сейсмологии. 2010. Т. 37. № 4. С. 5-24.

В 2005 г. в центральной части Кузнецкой котловины началась низкомагнитудная, мелкофокусная роевая сейсмическая активизация, продолжающаяся и в настоящее время. Основным объектом проведенных в этом районе полевых сейсмотектонических исследований были нарушения земной поверхности, возникшие в г. Полысаево и его окрестностях за годы активизации. Помимо бессистемных, рассредоточенных просадок и трещин, связанных с оседаниями земной поверхности над отработанными шахтными полями, выявлены линейные нарушения земной поверхности, образующие закономерные структурные парагенезы и выстраивающиеся в линейную систему общей длиной 7.6 км. Закономерные структурные парагенезы и сбросо-сдвиговые смещения по разрывам, достигающие по амплитуде первого десятка сантиметров, позволяют рассматривать их в качестве поверхностных тектонических разрывов. Глубина гипоцентров землетрясений по инструментальным данным достигает 5 км, т.е. они находятся гораздо глубже шахтных полей, расположенных на глубинах до 500 м. Можно полагать, что суммарный эффект сейсмической активизации привел к образованию сейсмотектонических деформаций в зоне уже имеющегося геологического разлома. Отличие разрывов от типичных сейсмотектонических нарушений заключается в их постепенном формировании. Ориентировочное время начала образования разрывов - несколько десятков лет назад, с постоянным подновлением вплоть до настоящего момента. Важная особенность поверхностных разрывов состоит в том, что они отдалены от облака эпицентров слабых толчков на расстояние 1-2 км к западу.

Осика Д.Г., Алишаев М.Г., Пономарева Н.Л., Отинова А.Ю. О РОЛИ СЕЙСМИЧНОСТИ И ВУЛКАНИЗМА В ПАРАДОКСАХ СОВРЕМЕННОГО КЛИМАТА//Вестник Дагестанского научного центра РАН. 2011. № 43. С. 27-32.

На фактическом материале показана роль сейсмичности и деятельности вулканов в возникновении климатических аномалий последних десятилетий, и в частности лета 2010 г. Проанализировано развитие процесса извержения вулкана Эйяфьятлайокудль, приведены расчеты количества спонтанных газов и пепла, вынесенных в атмосферу в связи с извержением вулкана. Подсчитаны значения объемов воздушных масс, прогретых выброшенным в атмосферу вулканическим материалом. Показана определяющая роль сейсмичности в формировании климата планеты и возникновении парникового эффекта.


В работе проводится сравнение выбросов тепловой энергии и парниковых газов в связи с сейсмичностью и вулканизмом с аналогичными выбросами в результате добычи и использования всех видов ископаемого топлива. Приводятся подробные расчеты. По результатам этого сравнения делается вывод об определяющей роли сейсмичности в формировании парникового эффекта и наблюдающемся потеплении климата.

Салтыков В.А., Кравченко Н.М. ПАРАМЕТРЫ СЕЙСМИЧНОСТИ КАМЧАТКИ В 2008 ГОДУ// Geodynamics & Tectonophysics = Геодинамика и тектонофизика. 2010. № 2. С. 186-196.

В работе представлена общая характеристика сейсмичности Камчатки в 2008 г. и построены площадные распределения параметров фоновой сейсмичности. В комплекс рассматриваемых характеристик входят общая выделившаяся сейсмическая энергия, активность A10, наклон графика повторяемости ?, параметры методик RTL-, ?S- и Z-функция, кластеризация землетрясений. Оценки сейсмичности сделаны для района, ограниченного координатами ?=50.5°с.ш. и 56.5°с.ш., ?=156°в.д. и 167°в.д., глубиной от 0 +до 300 км. Рассматривался региональный каталог землетрясений с энергетическим классом не менее 8.5 по классификации С.А. Федотова. Оценена общая выделившаяся сейсмическая энергия в 2008 г. Согласно функции распределения годовой сейсмической энергии, ее значение близко к медианному (рис. 1). Более 2/3 всей выделившейся в 2008 г. сейсмической энергии приходится на три наиболее сильных землетрясения этого года. Число группированных землетрясений (афтершоков и роев) в 2008 г. составило 5 % от общего количества сейсмических событий. Расположение эпицентров наиболее сильных землетрясений (MW ? 5.9) и группированных сейсмических событий, произошедших в 2008 г., показано на рис. 2. Параметры этих событий приведены в таблице. Группируемые землетрясения из каталога удалены. Карта эпицентров независимых землетрясений показана на рис. 3. Определение наклона графика повторяемости ? и сейсмической активности A10 основано на повторяемости землетрясений как фундаментальном свойстве сейсмического процесса. Наклон графика повторяемости рассчитывается исходя из непрерывного экспоненциального распределения землетрясений по классам. Использование ? связано с наблюдаемым иногда уменьшением наклона графика повторяемости перед сильными событиями. Активность A10 рассчитывается из числа землетрясений N и наклона графика повторяемости ?. Рассчитаны средние по исследуемому району значения наклона графика повторяемости ? и сейсмической активности A10, согласно которым 2008 г. не является аномальным. Построено площадное распределение ? в 2008 г. (рис. 4), которое позволяет выделить в южной части Камчатской сейсмоактивной зоны область пониженных значений ?. Карты нормированной вариации ? для 2007-2008 гг. и 2006-2008 гг. (рис. 5) подтверждают статистическую значимость уменьшения ? в течение последних трех лет в этой зоне. Построены карты сейсмической активности A10 для 2008 г., для сравнения - 1962-2008 гг. и карты относительных значений А10, полученных на каталоге 2008 г. и многолетнем каталоге (рис. 6). В 2008 г. повышенные значения A10 наблюдались на юге Авачинского залива и на севере Камчатского залива, в северной акватории острова Беринга. Аномальное поведение параметров RTL, ?S и кластеризация землетрясений могут иметь предвестниковый характер [Соболев, 1999]. Отрицательные значения RTL соответствуют сейсмическому затишью, увеличение площадей сейсмогенных разрывов ?S - форшоковой активизации, появление кластеров может свидетельствовать о стягивании активности к месту будущего макроразрыва. В 2008 г. в сейсмоактивной зоне Камчатки были выделены три зоны сейсмического затишья по параметру RTL (рис. 7). Для расчетных точек с максимальными по модулю значениями параметра RTL (отмечены римскими цифрами на рис. 7) построены временные RTL-графики (рис. 8), которые позволяют оценить длительность аномалии и степень ее проявления. Составлена карта вариаций площадей сейсмогенных разрывов ?S (рис. 9), согласно которой сейсмическая активизация в 2008 г. проявилась в основном на юге Камчатской сейсмоактивной зоны. Большая часть кластеров различной энергии 2008 г. также зафиксирована в южной части Камчатки (рис. 10). Северная цепочка кластеров приходится на границу развивающейся сейсмической аномалии по параметру RTL. Методика Z также ориентирована на выявление сейсмических затиший как временных аномалий в сейсмическом режиме отдельных пространственных областей [Wyss, Habermann, 1988]. Методом Z-функция в 2008 г. была выделена зона уменьшения скорости сейсмического потока в восемь раз (оконтурен

Санина И.А., Кишкина С.Б. КОМПЛЕКСНЫЙ ГЕОФИЗИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАК ОСНОВА ГЕОДИНАМИЧЕСКОЙ БЕЗОПАСНОСТИ//Мониторинг. Наука и безопасность. 2014. № 1 (13). С. 14-21.

Контроль уровня сейсмичности района размещения крупных инженерных объектов необходим даже на слабоактивных в сейсмическом отношении территориях. В условиях европейской части России эта задача должна решаться путем проведения комплексного геофизического мониторинга. В статье рассмотрены преимущества использования малоапертурных сейсмических групп для регистрации слабых сейсмических событий, описан опыт ИДГ РАН в работах по комплексному геофизическому мониторингу отдельных участков земной коры


В 2005 г. специалисты Центрального ордена «Знак Почета» научно-исследовательского института геодезии, аэросъемки и картографии им. Ф. Н. Красовского ( ЦНИИГАиК) выполняли работы по обновлению нескольких линий повторного нивелирования для связи государственной высотной сети на северо-западе Восточно-Европейской платформы российской территории с высотной сетью Финляндии. Работа проведена для установления единой системы высот. Выполнялся анализ линий повторного нивелирования на эту территорию, в результате которого была составлена карта на основе объединенной нивелирной сети. Результаты по работе и составлению карты отражены в научно-техническом отчете [3], авторами которого являются В. И. Кафтан, Ю. Г. Кузнецов и Е. Л. Корчагина. Данный отчет служит и пояснительной запиской к карте. Этот отчет помещен на сайте ЦНИИГАиК. Северо-запад Восточно-Европейской платформы уникален в тектоническом отношении, поэтому представленная в работе [3] карта имеет большое научное и практическое значение. Для более углубленного анализа эти данные мы сопоставляем с тектоническими условиями и сейсмичностью рассматриваемой территории.


При спектральном анализе временных рядов данных ежесуточных чисел Вольфа и ежесуточного количества землетрясений обнаружен общий примерно шестинедельный период осцилляций. Аналогичное колебание выделено также по показаниям изменений периода колебаний астрономических часов Федченко, используемых в качестве гравиметра. Предполагается, что постоянным источником гравитационных волн (ГВ) могут служить мультипольные колебания черной дыры в центре нашей галактики. Оценки периодичности орбитальных параметров планет солнечной системы, обусловленные действием ГВ, сравнимы с оценками экспериментальных ошибок измерений. Однако косвенное проявление воздействия ГВ с шестинедельным периодом может отражаться как на солнечной, так и на геодинамической активности за счет изменений тензора напряжений в недрах Земли. Установленный общий период осцилляций предположительно является результатом прохождения ГВ, длина которой покрывает масштабы солнечной системы. На основе подобия для галактик с центральными черными дырами, амплитуды ГВ которых сравнимы с амплитудой ГВ, излучаемой черной дырой в центре Галактики, проведены прогнозные оценки периодов осцилляций излучаемых ими ГВ. Прогнозируемый период осцилляций ГВ совпал с оценкой наблюдаемого периода колебаний солнечной активности ~40.5 лет.

Шерман С.И., Злогодухова О.Г. СЕЙСМИЧЕСКИЕ ПОЯСА И ЗОНЫ ЗЕМЛИ: ФОРМАЛИЗАЦИЯ ПОНЯТИЙ, ПОЛОЖЕНИЕ В ЛИТОСФЕРЕ И СТРУКТУРНЫЙ КОНТРОЛЬ//Geodynamics & Tectonophysics = Геодинамика и тектонофизика. 2011. № 1. С. 1-35

Формализованы понятия «сейсмический пояс» (СП) и «сейсмическая зона» (С3). С3 - территория в тектонически активной области, ограниченная контуром, внутри которого за заданный интервал времени (как правило, пятьдесят лет) количество сейсмических событий с М>3 (К>9) выше первого десятка (или не ниже определенной статистически значимой величины). Внешний контур СЗ должен проводиться по изолинии, соответствующей плотности ощутимых землетрясений с М?3 не менее трех событий на заданную площадь. Выбор границы проведения контура оговаривается в каждом конкретном случае и в дальнейшем формализует систематизацию С3. Они должны корреспондировать с одной или несколькими определенными тектоническими структурами и характеризоваться зональностью внутреннего строения по распределению плотности очагов землетрясений. СП - целостная по геодинамическому режиму развития структурная область сближенного в пространстве расположения сейсмических зон. Ею, как правило, являются границы плит или крупных внутриплитных блоков. В целом по этому критерию СП характеризуется постоянным в реальном времени типом напряженного состояния литосферы. В локальных участках СП напряженное состояние может характеризоваться векторами других сочетаний, отличающихся от превалирующего типа напряженного состояния. Эти вариации вызываются изменениями в простирании локальных и региональных сейсмоконтролирующих разрывов, а также зон современной деструкции литосферы. Составлена карта СП и С3 Земли, даны краткие описания СП и наиболее важных С3. Основные характеристики СП и СЗ систематизированы в табличных формах. Изложенные фактические материалы по СП и С3, их общая геодинамическая обстановка, линейно вытянутая локализация очагов землетрясений и другие данные свидетельствуют о необходимости оценивать структурные факторы контроля сейсмического процесса и его составляющей - локализации очагов землетрясений - на всех иерархических уровнях: от сейсмических поясов к сейсмическим зонам и от них к разломным зонам как концентраторам напряжений и структурам, локализующим очаги землетрясений. Из-за различия структурных факторов контроля и масштабности проявления СП и С3 возникают существенные отличия в критериях возникновения землетрясений разной силы. Редкие катастрофические землетрясения в СП являются результатом эволюционного развития межплитных и крупных межблоковых границ в интервалах геохронологической шкалы времени и/или нарушения закономерностей эволюционного процесса из-за катастрофических землетрясений в близлежащем СП. Исследователям еще предстоит разработка тектонофизических моделей СП. В С3 землетрясения средней силы и редкие сильные события являются результатом воздействия деформационных волн на метастабильное состояние зоны современной деструкции литосферы как структурной основы С3. Время между событиями в С3 исчисляется в шкалах реального времени (десятки лет, годы, месяцы), которое по отношению к временным периодам геологической эволюции межплитных и других крупных структурных границ (сотни тысяч и миллионы лет) может рассматриваться как мгновенное. В подобном исчислении времени метастабильное состояние зон современной деструкции литосферы в С3 может нарушаться не столько «эволюционным геологическим процессом», сколько факторами внешнего воздействия в интервалах реального времени. Подобный процесс в качестве примера и возможного аналогичного тестирования в других С3 рассмотрен при анализе хорошо изученной Байкальской С3. Пространственные и временные закономерности локализации землетрясений в областях динамического влияния разломов в С3 и исследования по созданию их тектонофизических моделей открывают возможности среднесрочного прогноза землетрясений. Приведенный материал является серьезной аргументацией для перехода на количественную по своей базовой основе классификацию С3, выделение в них активных в реальное время разломов - концентраторов очагов землетрясений и оценку в их зонах параметров, определяющих пространственно-временную локализацию очагов. Изложенное можно расс

На главную              К списку выставок