Введение к работе
Актуальность проблемы. На пороге XXI века сложилась новая ситуация в геологических исследованиях как в производственных, так и в научных в связи с глобальными изменениями в минеральных ресурсах и в науках о Земле. Глобальныэ аспекты геохимии включают рассмотрение баланса элементов в истории Земли, глубинные источники и миграцию вещества на основе изотопной систематизации, геохронологию от раннего докембрия до антропогена.
В прогнозах развития приоритетных направлений в области наук о Земле,'как отмечает академик А Д.Яншин (198?): "...Конечная цель исследований должна заключаться в установлении закономерностей геохронологического и пространственного размещения месторовдений полезных ископаемых в земной коре и в разработке теоретических основ поисков минерального сырья". Точное знание причинных комплексов (параметров): температуры, давления, времени становления и глубинности, темпов тектонических движений, скоростей остывания интрузивных тел, скоростей спрединга океанического дна, влияния наложенных геологических процессов (метаморфизм, метасоматоз, диффузия) на калий-аргоновые системы, получения достоверных возрастов пород, подвергнутых наложенным процессам на основе экспериментальных исследований кинетики миграции как радиоактивных, так и радиогенных изотопов - актуальная задача геохииии, геотектоники и геохронологии. Ло последним литературным данным, проблема диффузии изотопов аргона в минералах приобрела "второе дыхание" в связи с широким применением в геохронологии метода 4^Ач/ Ач. При Ш,р )-переходе атомы Ач могут испытывать радиоактивную отдачу.
Цель исследования. Выявление генетических и пространственно-временных закономерностей формирования изверженных горных пород на базе, (на основе) экспериментально полученных параметров диффузии и миграции изотопов аргона и калия в минеральных ассоциациях указанных объектов.
Научная новизна. Экспериментально исследована диффузия изо
топов в минералах (слвды, полевые шпаты, амЛиболы),
- в полевом шпате. Диснордантные К-Ач-возраста минералов в комплексе с параметрами диффузии использованы как геотермометр, геобарометр, геоспидометр. Предложенными геогермомет-рами, геобарометрами И геоспидометрами.оценены температуры и продолжительности наложенных процессов, скоростей остывания и
тектонических яоздиланкй. Установлено (теоретически и экспериментально): влияние гидротермального воздействия и литостатического давления на диД^узию Ач в минералах; влияние одностороннего давления (стресса) на К-Ач-системы. Предложены способы получения достоверных К-Ач-возрастов и их практическое применение к определению возраста древних образований.
Таким образом, возникает новое направление - применение параметров процессов миграции радиогенного аргона в горных породах (вмещающих минералах) и Н-Ач-систем для получения геохимической, геотектонической, петрогенетической и геохронологической информации .
Основныэ защищаемые положения. Калий-аргоновая геохронологическая система в комплексе с диффузионными и миграционными пара-метрами изотопов аргона и калия дает возможность получить новую информацию, используя ее:
-
в качестве аргонового изотопного геотермометра, который, подобно существующим минералогическим и кислородно-изотопным термометрам, позволяет оценить температуру интрузий, температури наложенных геологических процессов, их продолжительности для различных геологических объектов, а также скорости остывания интрузивов;
-
как изотопно-диффузионный геобарометр для оценки времени и скорости поднятия (воздшания) горных пород;
-
в качестве хроногеоспидометра для получения геотектош~ ческой информации, в частности для оценки скорости спрединга и дрейфа континентов. Такие оценки являются существенным дополнением к полученным радиолокационными.методами.
Практическое значение. Использование дискордантных цифр К-Ач-г-озрастов и кинетических параметров дифЛузии Ач0 и радио- . активного К как геотермометра для оценки температуры интрузий, их скорости остывания, температуры закрытия К-Ач-систем, как геобарометра для оценки скоростей-тектонических поднятий, для определения влияния давления к стресса на К-Ач-сисгемы, для опреде- ленмя на их основе К-Ач-возраста молодых вулканических и океанических пород различных регионов; для исследования кинетики миграции Ач и К в минералах, используемых в К-Ач геохронометрии - все это позволит правильно-ориентировать геолого-разведочные работы и поможет в получении ценной информации при решении петрогенетических, геохимических и тектонических задач.
Природная Н-Ач-система дает подход к определению многих характеристик (температуры интрузий, скоростей остывания, темпов тектонических движений, скорости спрединга и др.), которые необходимы при решении геохимических, геотектонических, петрогенети-ческих и геохронологических задач.
Более 110 калий-аргоновых определений возраста кайнозойских базальтов юга Восточной'Сибири использованы ЮК СО АН СССР при уточнении стратиграфической схемы вулканогешо-осадочных толщ БРЗ и сопредельных районов юга Сибири (акт внедрения от 01.12. 1988 г.), 50 определений возраста магматических и изверженных горных пород Южного Дагестана вошли в Каталог геохронологических определений горных пород Северного Кавказа, составленный Г.И.Ле-бедько и В.И.Усик (Геохронология Северного Кавказа: СКНЦ БШ народному хозяйству, Ростов-на-Дону, 1985), а СО калий-аргоновых датировок кернового материала Сааглинской сверхглубокой скважинн СГ-І (АзССР) использованы при установлении возраста вулканогенных пород Кюринской депрессии.
Работа А.С.В&тирмурэаева с соавторами "Влияние пластического течения и стрессов в минералах на сохранность в них радиогенного аргона" (Докл. АН СССР. - 1985. - T.28I. - № 3. - С.681-683) включена в доклад Главного ученого секретаря Президиума АН СССР в качестве наиболее важнейших достижений All СССР за 1966 год.
Фактический материал. Работа суммирует результаты исследований (І96І-І9Ш гг.), проведенннх в соответствии с тематическим планом НИР Института физики, а затем и Института проблем геотермии Дагестанского филиала АН СССР. Лично автором и при его непосредственном участии проведены более 5000 К-Ач-опиеделений, более 80 диффузионных экспериментов (Ач, К, Rb. Sf ), экспериментальные и теоретические исследования по повышению точности и чувствительности масс-спектрометрического метода изотопного разбавления для измерения концентрации Ач (Батырмурзаев, 1970); исследовано влияние одностороннего давления (стресса) на К-Ач-системы и влияние гидротермального воздействия на диффузию аргона из полевых шпатов. В процессе подготовки диссертации автором анализированы более 2000 экспериментальных и теоретических данных как отечественных, так и зарубежных исследователей. Разработаны и сконструированы 2 установии-реакторы для выделения и очистки инертных газбв из минералов, которые позволяют одновременно проводить и диффузионные эксперименты. За одну из установок автор
удостоен бронзовой медали ДДНХ. В процессе работы бьши проведены 3 научные полевые экспедиции в районах Дагестана и Северного Кавказа.
Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на следующих сессиях и симпозиумах Комиссии по определению абсолютного возраста геологических формаций при ОГГГГ АН СССР: ХУІ сессия - Геологорадиологическая интерпретация несходящихся значений возраста, Москва, 1969; ХУЛ сессия - Новые данные по геохронологической шкале в абсолютном летоисчислении,, датирование тектоно-магматических циклов, процессов рудообразо-вания и вопроси интерпретации цифр, Киев, 1971; ХУШ сессия -Определение абсолютного возраста рудных месторовдений и молодых магматических процессов, Днепропетровск, 1973; XIX сессия - Геохронология Еосточно-Европейской платфорьш и сочленения Кавказско-Карпатской системы, Махачкала, 1975; XXI сессия - Изотопная геохронология-докембрия, Уфа, 1979; Методический симпозиум -Состояние методических исследований в области абсолютной геохронологии, в том числе новейших геологических образований, Москва, 1972; Всесоюзное совещание - Проблемы изотопного датирования процессов вулканизма и осадкообразования, Киев, 1982; ІУ-Й Международный симпозиум (Проблемы рудообразования), Болгария (Варна), 1975; 4-й Международный рабочий семинар "Изотопы в природе", ТДР (Лейпциг), 1986. ГоЕоря об изданных в Лейпциге трудах этого семинара, профессор МакНатт (Hcf4asier Univesiiy, Ontario, Cainadl) писал: "Некоторые статьи, такие как Брандт СБ., Ба-тырмурзаев А.С,, Брандт И,С, где обсуждается тешература закрытия К-Ач-сисгем, заслуживают специального интереса, и настоятельно рекомендую эту книгу из-за публикации изотопных исследований коллег, встречаться с которыми нам редко предоставляется возможность" (Gtochiro- el Coimochim-hctaJi&iitf.SlttJS); второе Координационное совещание об основных результатах работ по первому этапу бурения до глубины 7500 м Саатлинской сверхглубокой сквакины СГ-І, Лаку, 1982; ХІ-й Всесоюзный симпозиум- по геохимии, изотопов, Москва, 1985; Всесоюзная школа-семинар "Методы изотопной геологии", Звенигород, 1987; У-й Всесоюзный симпозиум по кинетике и динамике геохимических- процессов, Черноголовка, 1989; Всесоюзное совещание "Эндогенные процессы в зонах глубинных разломов", Иркутск, 1989; XII Всесоюзный симпозиум по стабильным изотопам в геохимии, Іїосква, 1909; Московский городской семинар
изотопистов, Москва, 1989.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 86 работ, в том числе I монография (личная), 2 монография в соавторстве, за которую авторы удостоены бронзовой медали ВДНХ.
Объем работ». Работа состоит из Введения, шести глав, Заключения и.Списка литературы. ОбщШ объем 380 страниц, из которых 97 рисунков, 44 таблицы и 465 литературных (ISO иностранных) источников.
Диссертация выполнена в лаборатории абсолютного возраста геологических формаций. Эксперименты по кинетика миграции калия получены совместно со ст.н.с, канд.г.-м.н. М.Р.Омаровой и м.н.с. С.З.Гаджиевым; термоаналитические эксперименты и анализ калия совместно с м.н.с. Ф.Ш.ЗаниевоЯ; эксперименты по диффузии Ач , /?b,Sf и определения концентрации этих элементов проведены совместно с в.н.с, к.ф.-м.н. Ш.А.Магомедовым, н.с. И.О.Гаргацевым, Г.С.Расуловим, А..А.Гусейновым. В разработке теоретических вопросов и составлении программ оказали помощь в.н.с. И.Г.Алибеков, м.н.с. Г.И.Алибекоп и н.с. М.Н.Магомедов. Научные консультанты: чл.-корр. АН СССР|Х.Ц.АмирханоЕІ (№ Даг.БАН СССР) и д.г.-м.н. проф. Брандт СБ. (U3K СО АН СССР, Иркутск) оказали огромную помощь своими ценными советаїїл и повседневным интересом к работе. Автор считает необходимым подчеркнуть то плодотворное влияние, которое оказало на работу творческое общение с чл.-корр.АН СССР Л.Н.Овчинниковым (ИМПРЭ, Москва), с академиком АН Украины Н.П.Щербаком (ИРЙ.1, ІСиев), чл.-корр. РАН М.И.Кузьминым (Сиб. ГЕОХИ, Иркутск), чл.-корр. АН Украйни Э.В.Соботовичем (ИГФЫ, Киев), д.х.н., проф. Ю.Ш.Шуколюковым (ГЕОХИ, Москва), д.ф.-м.н. про^. К.Н.Магомедевым (ИДТ, Махачкала), к.х.н. Бартницким (ИГФМ, Киев), к.ф.-м.н. С.Н.Вороновским (ИМГРЭ, Москва), д.г.-м.н., проф. Г.В.Войткевичем (РГУ, Росгов-на-Дону), д.г.-т.н. А.А.Кра-снобяеини (ИГР, Срердловск), к.г.-м.н. С.В.Рассказовым (ИЗК, Иркутск).
