СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ГЕОЛОГИИ

Труды Геологического института. Выпуск 565

УДК 551

ISSN 0002-3272

 

Труды Геологического института / Геол. ин-т. - М.: Изд-во АН СССР, Вып. 565: Современные проблемы геологии; отв. ред.: Ю.О. Гаврилов, М.Д. Хуторской. - М.: Наука, 2004. - 647 с.; ил. - ISBN 5-02-033742-0 (в пер.) 

Сборник статей посвящен 70-летию крупнейшего российского геолога, академика Юрия Георгиевича Леонова. Публикуются статьи, охватывающие широкий спектр проблем геодинамики, тектоники, литологии, вопросов развития биосферы, формирования полезных ископаемых. Материалы сборника дают представление о состоянии приоритетных направлений современной геологии, о передовых научных идеях в области наук о Земле. Подводятся итоги основных достижений теоретической геологии в XX веке, и дается прогноз развития многих направлений геологии в XXI веке. 

Редакционная коллегия: М.А. Ахметьев, Ю.О. Гаврилов, Ю.В. Карякин, МЛ. Семихатов, М.Д. Хуторской Рецензенты: доктор физико-математических наук Л.И. Лобковский, доктор геолого-минералогических наук А..Я. Шараськин

 

Transaction of the Geological Institute / Geological Inst. - Moscow: Publisher Academy of Sciences of USSR, Vol. 565: Modem Problems of Geology; ed. by Yu.O. Gavrilov, M.D. Khutorskoy. -Moscow: Nauka. 2004. - 647 p.; il. - ISBN 5-02-033742-0 

The current volume of papers is devoted to the 70th birthday of the outstanding Russian geologist, academician Yuri Georgievich Leonov. The papers, included in the volume, embrace a wide range of recent geodynamic, tectonic, and lithological problems, as well as those related to the biosphere development and formation of mineral resources. The materials presented in the volume provide an insight into the state of priority issues in modem geology and innovative scientific ideas in the field of Earth sciences. The main achievements in the theoretical geology of the XX century have been summed up and prognosis has been given for further development of many geological fields in the XXI century. 

Editorial Board: МА. Akhmetiev, Yu.O. Gavrilov, Yu.V. Kariakin, MA. Semikhatov, M.D. Khutorskoy Reviewers: L.I. Lobkovsky, A.Ya. Sharaskin

 


СОДЕРЖАНИЕ

К 70-летию академика Юрия Георгиевича Леонова – с. 5

 

ВОПРОСЫ ГЕОДИНАМИКИ, ТЕКТОНИКИ, СТРОЕНИЯ ЗЕМЛИ

 

B.Е. Хаин Об истоках представлений о крупномасштабной тектонической и геодинамической цикличности и их роли в тектонической картографии – с. 11

Ю.М. Пущаровский Некоторые современные проблемы тектоники Земли – с. 21

А.Л. Книппер, А.Л. Шараськин Строение и происхождение раздела кора/мантия в некоторых офиолитовых разрезах складчатых зон – с. 31

C.Д. Соколов Корреляция тектонических событий – с. 49

М.Г. Леонов Вертикальная аккреция как фактор формирования консолидированной земной коры – с. 69

Г.Н. Савельева Остаточные деформации в комплексах пород переходной зоны кора-мантия – с. 89

В.А. Глебовицкий, И.К. Козаков, А.Б. Котов Длительность геологических процессов по изотопно-геохронологическим данным – с. 108

А.А. Ярошевский Граничные условия происхождения гранитного вещества континентальной коры - проблема геохимического баланса процесса гранитообразования – с. 131

М.Д. Хуторской, Б.Г. Поляк, В.И. Кононов Современные проблемы геотермии – с. 142

Г.А. Соболев, А.В. Пономарев Исследования по физике очага и прогнозу землетрясений – с. 186

О.Г. Сорохтин Глобальная эволюция Земли – с. 203

A.О. Мазарович, С.Ю. Соколов Анизотропия внутриплитных деформаций Атлантического океана – с. 223

М.П. Антипов, Ю.А. Волож, Н.П. Чамов Четырехмерные модели нефтегазоносных бассейнов – с. 251

B.Г. Николаев К проблеме унаследованности внутриконтинентальных рифтов (авлакогенов) – с. 271

М.Г. Ломизе Субдукция в коллизионном контексте: развитие и отмирание островных дуг Средиземного моря – с. 291

К.Е. Дегтярев, С.В. Руженцев Коллизионная структура Южного Урала – с. 316

М.Л. Копп Новейший внутриилитный ороген Южного Урала и Мугоджар: динамика и кинематика формирования – с. 333

Н.В. Короновский, Л.И. Демина Магматический петрогенезис коллизионного этапа развития Кавказа – с. 370

Д.И. Панов Проблемы раннеальпийской геологии Кавказа – с. 392

 

РАЗВИТИЕ БИОСФЕРЫ, ОСАДОЧНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ

 

П.П. Юшкин Минералогические пути к витасинтезу – с. 415

М.А. Федонкин Изменение доступности металлов и эвкариотизация биосферы в докембрии – с. 426

A.Ю. Розанов Бактериальная палеонтология, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы – с. 448

М.А. Ахметьев Причинно-следственные связи и факторы глобальных биосферных перестроек в фанерозое – с. 463

Ю.О. Гаврилов, Е.А. Щербинина Глобальное биосферное событие на границе палеоцена и эоцена – с. 493

Н.М. Чумаков Крупные климатические колебания и тектонические процессы – с. 532

B.Н. Холодов Эпигенетическое рудообразоваеие и закон физико-химической наследственности – с. 546

Г.Ю. Бутузова Дискуссионные проблемы гидротермально-осадочного рудогенеза – с. 575

Ю.А. Лаврушин Основы концепции четвертичного субаэрального и шельфового осадконакопления потоков разной плотности – с. 606


 

Хаин В.Е. Об истоках представлений о крупномасштабной тектонической и геодинамической цикличности и их роли в тектонической картографии

Проблема крупномасштабной цикличности тектонических и эндогенных процессов в целом разрабатывается в геологической науке с конца XIX в. и соответствующие представления за это время претерпели неоднократные трансформации, особенно в период смены господства фиксистских взглядов мобилистскими. В последние два десятилетия особое внимание привлекли наиболее крупные циклы, выражающиеся в истории Земли сменой периодов распада таких суперконтинентов. Эти циклы Вилсона осложняются циклами второго порядка, выделенными впервые Бертраном, а последние - циклами третьего порядка, которые предложено именовать циклами Штилле. Излагается эволюция представлений об этих циклах и роль отдельных ученых в их становлении.

 

Пущаровский Ю.М. Некоторые современные проблемы тектоники Земли

Имеющиеся данные о глубине зарождения мантийных плюмов свидетельствуют об их образовании на разных глубинных уровнях. Это согласуется с представлением автора о возникновении внутримантийных энергетических очагов вследствие латерального движения по тектоническим срывам мантийных масс в обстановке сильнейших стрессов и трения. Такое движение есть одна из форм тектонического течения горных пород, проявляющегося в геосферах как в небольших, так и в планетарных масштабах. Обсуждается влияние на тектогенез падения на Землю или близкого прохождения от нее крупных космических тел. Подчеркивается отсутствие данных о таком явлении в отношении океанов (установлен единичный факт падения астероида) при огромной площади последних, по сравнению с площадью континентов. Вообще сведения о тектоническом развитии океанского дна еще весьма ограничены. Особенно ясно это видно в отношении неотектонического этапа развития земной коры океанов, до сих пор никем не обособленного. Исследования в этой области могут привести к совершенно неожиданным глобальным тектоническим выводам.

 

Книппер А.Л., Шараськин А.Я. Строение и происхождение раздела кора/ мантия в некоторых офиолитовых разрезах складчатых зон

Формирование пород офиолитовой последовательности в складчатых зонах фанерозоя связано с двумя этапами. Во время первого из них происходит тектоническое отслоение (деламинация) коровой оболочки от докембрийской мантийной части, которая представлена деплетированными тектонит-лерцолитами и тектонит-гарцбургитами. Во время второго этапа, связанного с началом спрединга (?), происходит формирование коровой, преимущественно магматогенной части офиолитового разреза (различные габбро, комплекс параллельных даек, вулканиты основного состава) и чехла глубоководных осадков. На примере нескольких разновозрастных офиолитовых разрезов (Ньюфаундленд, Альпы, Гималаи, Оман) показано, что этот этап сопровождался тектоническим течением вещества вдоль границы раздела пластической и вязкой сред (раздел “М”). Предполагается, что образование мантийных неоднородностей (гарцбургиты и лерцолиты) не связано с различием скоростей спрединга.

 

Соколов С.Д. Корреляция тектонических событий

Корреляция тектонических событий всегда оставалась одним из важных направлений теоретической геологии и была ориентирована на выяснение общих закономерностей развития Земли, формирования основных типов структур и порождающих их процессов. В XX в. сложились два концептуальных подхода: глобальный (Г. Штилле и его последователи) и региональный (противники идей Г. Штилле). Вместе с тем, в работах Ю.Г. Леонова и В.Е. Хаина были показаны возможности сближения этих альтернативных подходов. К ним относятся представления о неравномерности и цикличности тектонических процессов и др. По мере роста знаний о строении и истории развития структур континентов произошла трансформация в понимании орогенических событий. Канон орогенических фаз сменился представлениями о большей их продолжительности и взаимосвязи деформаций, магматизма, метаморфизма, изменения условий осадконакопления, что привело к необходимости выделения фаз и эпох тектогенеза. С позиций современного естествознания представления об эволюции тектонических процессов следует дополнить введением понятия тектонических бифуркаций, представляющих собой кардинальные, нередко катастрофические, события в истории Земли.

 

Леонов М.Г. Вертикальная аккреция, как фактор формирования консолидированной земной коры

Сформулировано представление о вертикальной аккреции, как совокупности процессов и явлений, связанных с взаимодействием различных оболочек Земли. Показано, что на границах различных слоев и оболочек (разделы: М; нижнекоровый/верхнекоровый слои; фундамент/чехол; верхняя кора/гидроатмосферная оболочка) в результате физико-химического (структурно-вещественного) взаимодействия вещества происходят процессы гомогенизации и относительной сиализации и гранитизации горных масс. Описаны некоторые факторы и механизмы, ответственные за процесс сиализации горных пород и формирование новых объемов гранитно-метаморфического слоя. Сделан фундаментальный вывод о существенной роли взаимодействия оболочек Земли в процессе становления консолидированной коры континентов.

 

Савельева Г.Н. Остаточные деформации в комплексах пород переходной зоны кора-мантия

Рассмотрены деформационные структуры мантийных и коровых пород, развитых в области перехода кора-мантия (петрологической границы Мохо) в офиолитовых комплексах и современных зонах спрединга океанической коры. По обе стороны границы Мохо резко возрастает плотность деформаций, проходивших при снижении общего давления в резко переменном поле напряжений и снижении температур от субсолидусных до 500-300 °С; локальный резкий рост температур связан с миграцией расплавов сквозь ранее сформированные породы. Магматическая граница Мохо трансформировалась в тектоническую в ходе горячих твердопластических сдвиговых деформаций до внедрения долеритовых даек. Намечена зависимость типа и условий деформаций от скорости спрединга: максимальные величины дифференциального стресса типичны в лерцолитовых разрезах, соотносимых с медленно-спрединговыми зонами в океанических хребтах и рифтах, тогда как в разрезах с преобладанием гарцбургитов, соотносимых с высокоскоростными или надсубдукционными центрами спрединга, развиты хрупкопластические и хрупкие деформации, синхронные с образованием структур субсолидусного течения, проходящего при очень низких величинах дифференциального стресса. Роль воды возрастала в ходе деформаций мантийных и габброидных комплексов во времени и вверх по разрезу.

 

Глебовицкий В.А., Козаков И.К., Котов А.Б. Длительность геологических процессов по изотопно-геохронологическим данным

На основании новых геологических и изотопно-геохронологических данных по Свекофеннскому и Беломорскому поясам Балтийского щита и ранним каледонидам Центрально-Азиатского пояса прослежена длительность полного тектонического цикла, тектонометаморфического цикла и цикла корообразования. Длительность названных циклов в неоархейском Беломорском орогене превышает таковые в палеопротерозойском Свекофеннском поясе примерно в два раза. Длительность внутриштатных тектонических процессов, проявляющихся в обстановке общего латерального растяжения литосферы под действием плюмов, всегда значительна и составляет 300-500 млн лет независимо от времени. Тектонометаморфические циклы всегда относительно кратковременны (25-60 млн лет), что связано с быстрым отмиранием положительных термических аномалий, обусловленным подъемом магматических масс.

 

Ярошевский А.А. Граничные условия происхождения гранитного вещества континентальной коры - проблема геохимического баланса процесса гранитообразования

Оценки среднего химического состава основных типов вещества верхней части континентальной коры (средний состав верхней части коры - гранитно-метаморфического слоя, средний состав метаморфической компоненты коры, средний состав магматического вещества верхней части коры - гранитоидов) в сопоставлении с модельным составом континентальной коры в целом показывают, что можно построить модель состава верхней части континентальной коры как некоторой смеси первичного вещества, соответствующего среднему составу короформирующих островодужных вулканических пород, и вещества гранитоидов. В рамках этой схемы вещество гранитоидов является фракцией вещества коры, обогащающей верхнюю ее часть (гранитно-метаморфический слой) и обедняющей, соответственно, нижнюю часть коры (гранулит-базитовый слой). Главный смысл статьи - показать, что такая схема согласуется с независимыми эмпирическими данными, характеризующими средний состав основных компонентов вещества континентальной коры, и не требует введения призвольных предположений.

 

Хуторской М.Д., Поляк Б.Г., Кононов В.И. Современные проблемы геотермии

Рассмотрены основные проблемы теоретической и экспериментальной геотермии, которые активно исследовались в последнее десятилетие XX в. и продолжают разрабатываться в наступившем веке. К этим проблемам относятся: происхождение, механизмы переноса, региональное распределение глубинного теплового потока и его связь с тектоническим развитием континентов и океанов; геоэнергетический баланс; геотермическая асимметрия срединно-океанических хребтов; термическая эволюция складчатых поясов и осадочных бассейнов; применение термотомографического моделирования для оценки глубинных температур; природа и состав гидротерм. Дан прогноз главных направлений геотермии в XXI в.

 

Соболев Г.А., Пономарев А.В. Исследования по физике очага и прогнозу землетрясений

В результате лабораторных экспериментов выявлены три стадии подготовки макроразрыва, проявляющиеся в свойствах акустической эмиссии: затишье, форшоковая активизация и увеличение доли кластеризованных событий. Затишье проявляется в боковых по отношению к формирующемуся макроразрыву областях образца; активизация и кластеры приурочены к поверхности будущего макроразрыва. Аналогичные стадии обнаружены с применением прогностического параметра RTL при подготовке землетрясений. На основе опыта ретроспективного и проводящегося в реальном времени анализа прогнозируется место и в среднесрочном аспекте время будущего землетрясения на Камчатке с магнитудой более 7,5.

 

Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли

В статье изложена современная теория глобального развития Земли. Рассмотрены строение и состав Земли, процесс выделения земного ядра, энергетика Земли и природа ее тектонической активности. Также рассмотрены происхождение Луны и ее влияние на развитие нашей планеты в катархее и архее. С единых позиций теории развития Земли рассматривается происхождение гидросферы и атмосферы, их совместное влияние на климаты Земли и развитие жизни. Кроме того, описывается тектоника литосферных плит протерозоя и фанерозоя, приводятся реконструкции докембрийских суперконтинентов.

 

Мазарович А.О., Соколов С.Ю. Анизотропия внутриплитных деформаций Атлантического океана

Анализ данных многолучевого эхолотирования, непрерывного сейсмического профилирования, спутниковой альтиметрии, а также геологических данных, позволяет утверждать, что океаническая кора Атлантического океана претерпела интенсивную структурную неотектоническую эволюцию после ее образования.

 

Антипов М.П., Волож Ю.А., Чамов Н.П. Четырехмерные модели нефтегазоносных бассейнов

В статье обсуждается современный подход к четырехмерному моделированию нефтегазоносных бассейнов. Базовые модели объединяют элементы, формирующие две - вертикальную и латеральную - последовательности генетически сопряженных геологических тел. Эти тела являются продуктами геодинамических процессов различных масштабов, которые варьируют от локальных до глобальных. В статье обсуждаются принципы распознавания границ и глубинного картирования этих тел. Главным методологическим подходом к пониманию взаимоотношений геологических тел в пространстве и времени является сейсмостратиграфический анализ высокоразрешающих сейсмических данных.

 

Николаев В.Г. К проблеме унаследованности внутриконтинентальных рифтов (авлакогенов)

В статье рассматривается проблема унаследованности рифтов (авлакогенов), исходя из классического понимания явления унаследованности. В качестве примеров выбраны кайнозойская Байкальская рифтовая впадина, кайнозойские рифты Восточной Африки (Танганьика, Малави, Руква) и протерозойский Среднерусский авлакоген. Сделан вывод о том, что рифт и авлакогены являются наложенными структурами и не наследуют строение подстилающих тектонических элементов. Вместе с тем, сущестует унаследованность более мелких мульд, поднятий, седловин, осложняющих строение осадочного заполнения рифтов и авлакогенов, от структур фундамента. Вся предыдущая история развития территории предопределяет место заложения крупных структур (рифтов и авлакогенов), но это нельзя назвать унаследованностью, исходя из классического определения этого понятия.

 

Ломизе М.Г. Субдукция в коллизионном контексте: развитие и отмирание островных дуг Средиземного моря

Данные по Средиземноморскому региону позволяют судить о коренных изменениях субдукции, которые происходят с началом межконтинентальной коллизии, в условиях замкнутых, реликтовых бассейнов. Главные причины - торможение конвергенции литосферных плит и воздействие коллизионных деформаций. Специфику субдукции выражают: 1. Гравитационный откат слэбов, поддерживающий субдукцию в замкнутом пространстве: обособление и миграция островных дуг с быстрым раскрытием задуговых бассейнов. В своем чистом виде (с задуговым океаническим спредингом) этот процесс проявился только в Западном Средиземноморье. 2. Ороклинальный изгиб тех островных дуг, которые испытывали коллизионное боковое сжатие. Такие соотношения были в Восточном Средиземноморье, в условиях движения горных масс с востока, от Аравийского индентора. Начиная с олигоцена сближение крыльев Эгейской дуги сокращало задуговое пространство по мере его субдукционного раскрытия, а с позднего миоцена в задуговую область перемещалась консолидировавшаяся к этому времени Анатолийская плита. Это сделало возможным откат более чем на 500 км без задугового океанического спрединга. 3. Тектонометаморфическая переработка континентальной коры перед фронтом вулканических дуг миоцена (Аттико-Кикладская область, массивы Мендерес и Нидэ). Метаморфизм типа Барроу, образование мигматитов и S-гранитоидов проявились в обстановке преддугового растяжения (пологие вязкие сбросы, эксгумация метаморфических ядер) и выражали термальное событие, связаное, по-видимому, с подъемом астеносферы над отступающим слэбом. 4. Сложная конфигурация островных дуг, которая формировалась при их гравитационным откате в ограниченном пространстве; дополнительная деформация происходила в случае коллизионного сжатия. 5. Специфический состав вулканических продуктов. Обогащенность лав компонентами сиалической коры могла контролироваться прогревом при подъеме астеносферного выступа. 6. Сравнительно малая глубинность сейсмофокальных зон, далее слэбы погружаются асейсмично или с небольшим количеством очагов. Вероятная причина - низкая скорость субдукции, продолжающейся за счет гравитационного отката слэбов. 7. Неизбежность скорого отмирания субдукции по мере поглощения реликтов океанической литосферы и столкновения островных дуг с континентальными окраинами. Большая часть Западно-Средиземноморской дуги (на Магрибском и Апеннинском отрезках) отмерла еще в миоцене-плиоцене, Кипрская и Калабрийская дуги теряют свою активность, центральная часть Эгейской дуги достигла выступа африканской окраины и только Гибралтарская вышла в пределы Атлантики.

 

Дегтярев К.Е., Руженцев С.В. Коллизионная структура Южного Урала

В статье дана характристика дивергентной коллизионной структуры Южного Урала с использованием сейсмических данных, полученных в результате работ по профилю УРСЕИС-95. Рассмотрено глубинное строение всех пересекаемых профилем наиболее крупных зон Южного Урала: края Восточно-Европейской платформы, Западно-Уральского, Восточно-Уральского, Зауральского и Казахстанского доменов. На основании информации о пространственно-временных соотношениях различных формационных комплексов Южного Урала, разработана модель формирования коллизионной структуры этого региона на протяжении середины девона-конца палеозоя. Предполагается, что образование коллизионной структуры Южного Урала начинается с конца среднего - начала позднего девона и связано с закрытием Сакмарского окраинного бассейна, сопровождающимся коллизией Восточно-Европейской платформы и Губерлинской островной дуги. В конце позднего девона - начале карбона процессы тектонического скучивания привели к ликвидации Присакмаро-Вознесенского бассейна и столкновению платформы с Магнитогорской дугой, а в дальнейшем - и с Восточно-Уральским микроконтинентом. Конец среднего карбона отмечен коллизией сложнопостроенной окраины платформы с Казахстанским континентом и окончательным закрытием Уральского палеоокеана. Продолжающееся в пермское время интенсивное сжатие привело к значительному усложнению ранее сформированной структуры Южного Урала.

 

Копп М.Л. Новейший внутриплитный ороген Южного Урала и Мугоджар: динамика и кинематика формирования

Исследование морфологии складок и разрывов в позднемезозойско-кайнозойских отложениях, кинематики трещиноватости и морфоструктуры современного рельефа Южного Урала и Мугоджарской гряды показали, что их новейшая структура образовалась при приблизительно поперечном (субширотном) сжатии и ассоциирующем продольном (субмеридиональном) растяжении. Поперечное сжатие реализовалось в короблении фундамента, в смятии чехла впадин и в формировании сдвигов. По всем этим признакам новейшая структура Южного Урала и Мугоджар принципиально не отличается от таковой Тянь-Шаня и других возрожденных гор коллизионного происхождения. Анализ кинематики региональных сдвигов и вергентности Южно-Уральского и Мугоджарского сегментов новейшего орогена показывает, что их сжатие было вызвано встречным поддвигом и коллизией соседних платформенных блоков: Прикаспийского и Центрально-Казахстанского, принадлежащих, соответственно, зонам динамического влияния Аравийского и Индостанского инденторов. Существенно большие высота и расчлененность рельефа Южного Урала по сравнению с Мугоджарами обусловлены разной мощностью коры сталкивающихся блоков: в Мугоджарах конвергенция имела возможность частично реализоваться поддвигом утоненной и тяжелой субокеанической коры Прикаспийской синеклизы, что должно было ослабить силу ее столкновения с Центрально-Казахстанским блоком - тогда как в районе Южного Урала давлению последнего противостояла мощная кора Волго-Уральской антеклизы.

 

Короновский Н.В., Демина Л.И. Магматический петрогенезис коллизионного этапа развития Кавказа

В статье обсуждаются модели, связывающие геодинамические процессы и магматизм на коллизионном этапе развития Кавказа. Детальный анализ химического состава вулканитов и минералов из них показал, что трансмагматические глубинные флюиды играли ведущую роль в магматическом петрогенезисе региона. Выплавление первичных магм при континентальной коллизии происходит при сжатии. Это определяет специфику флюидного режима, а также процессы кислотно-основного взаимодействия фюида и вмещающих толщ.

 

Панов Д.И. Проблемы раннеальпийской геологии Кавказа

Раннеальпийский этап развития на территории Кавказа соответствует по времени лейасу-аалену и характеризуется развитием пассивной окраины океана Тетис. Позднеальпийский этап начинается с байоса после крупной перестройки структуры и характеризуется развитием активной окраины. В лейасе-аалене на пассивной окраине формировались бассейн Большого Кавказа и система грабенообразных прогибов; в байосе-бате на активной окраине - Понтийско-Кавказский вулканический пояс, система задуговых бассейнов и эпиконтинентальные бассейны Северного Кавказа и Предкавказья. Для лейаса-аалена разработана единая региональная схема на историко-геологической основе; для байоса-бата выделяются три различных типа разреза, между которыми прослеживание единых горизонтов невозможно. Тектоническая структура юрского терригенного комплекса имеет главным образом чешуйчато-надвиговый характер; очень важную роль в ее формировании сыграла предбайосская фаза деформаций.

 

Юшкин Н.П. Минералогические пути к витасинтезу

Обсуждаются проблемы происхождения жизни, возникновения живого биологического вещества и выявления признаков, позволяющих отличить биологические и небиологические системы. Особое внимание уделяется разнообразию абиоморфных структур природных твердых углеводородов и делается вывод о том, что существует морфологическое и композиционное сходство между структурами биогенных и абиогенных объектов. Высказывается предположение о возможности поиска рациональной технологии жизни не только по биологическому, но и по минеральному пути, при этом имеется в виду не оживление углеводородных кристаллов в прямом смысле слова, а поиск условий их кристаллизации, соответствующих оптимальным условиям абиогенеза и механизмов трансформации процессов кристаллизационной репликации в биологическую. Предлагается ряд новых терминов, связанных с латинскими и греческими понятиями vita(жизнь), synthesis (синтез) и другие, в частности - “витаминералогия”. Синтез живого вещества прогнозируется на текущее столетие.

 

Федонкин М.А. Изменение доступности металлов и эвкариотизация биосферы в докембрии

Металлы играют ключевую роль в процессах жизнедеятельности ввиду их высокой каталитической активности: более 70% известных ныне природных ферментов содержат в качестве компонента их активного центра ионы металлов. Относительно недавние открытия этой биологической роли никеля и вольфрама дают основание предполагать, что древние ферменты могли оперировать на основании более широкого набора тяжелых металлов. Высокая концентрация многих из этих металлов в водной среде ранней Земли была определяющим фактором возникновения и эволюции жизни. Однако несколько трендов геологической истории привели к геохимическому истощению гидросферы. В их числе: 1) убывание радиогенного тепла и сокращение вулканического источника ряда металлов; 2) изменение химического состава продуктов вулканизма во времени; 3) рост стабильных континентов в качестве минеральных ловушек, способствовавший выведению огромной массы химических элементов из активного круговорота в биосфере; 4) изменение состава объектов выветривания и эрозии (от ультраосновных\вулканогенных пород к кислым и далее к осадочным породам); 5) снижение концентрации углекислого газа и кислотности метеорных вод как агента выветривания; 6) снижение скорости химического выветривания по причине остывания биосферы; 7) оксигенизация биосферы, сделавшая многие металлы (в частности, W,V, Ni, Fe) малоподвижными или недоступными для обменных процессов, но способствовавшая доступности других металлов (например, Mo, Cu, Zn). Уменьшение доступности многих металлов стало главным стимулом к эволюции ферментативных систем и механизмов извлечения, накопления и удержания металлов в клетке и в экосистеме. Не исключено, что метаболические каскады в живой клетке отражают (рекапитулируют) коэволюцию геохимических и биохимических процессов в ранней биосфере. Рост биологической сложности, возникновение эвкариот, возрастание роли гетеротрофии, увеличение биоразнообразия, усложнение трофических отношений и другие особенности эвкариотизации биосферы являются ответом на геохимическое обеднение сред обитания.

 

Розанов А.Ю. Бактериальная палеонтология, седиментогенез и ранние стадии эволюции биосферы

Исследования ископаемых бактерий приводят к заключению, что характер седиментации в эпиконтинентальных бассейнах прошлого существенно зависел от обилия микроорганизмов в их водной толще. В настоящее время выясняется значительно более раннее, чем обычно считается, появление эвкариот, целомат и т.д., и гораздо более ранняя оксигенизация атмосферы.

 

Ахметьев М.А. Причинно-следственные связи и факторы глобальных биосферных перестроек в фанерозое

Рассмотрены причинно-следственные связи и факторы четырех глобальных биосферных перестроек фанерозоя (ордовик-силур, пермь-триас, мел-палеоген, эоцен-олигоцен). Подчеркивается индивидуальность каждого из кризисов, как в плане их продолжительности, различных причин их вызывающих (“тепловая машина Земли”, космические, в том числе импактные события и пр.), так и в связи с особенностями изменений биоты на рубежах ее перестроек. Отличительной особенностью биосферных кризисов является их “ступенчатый” характер, сопровождающийся последовательной серией биотических и абиотических событий (регрессии, вулканизм, климатические скачки и пр.), воздействующий прежде всего на те группы биоты, которые оказывались наиболее адаптированными к предкризисным состояниям. При “великих” биосферных перестройках происходило наложение на последовательно развивающиеся кризисные ситуации новых катастрофических событий (импактных, формирования мощных мантийных плюмов и пр.), значительно усугубляющих кризисы и придающие им новые импульсы

 

Гаврилов Ю.О., Щербинина Е.А. Глобальное биосферное событие на границе палеоцена и эоцена

Рассмотрено развитие глобального биосферного события на рубеже палеоцена и эоцена, сопровождавшегося очень быстрым и значительным по величине потеплением, которому не было аналогов в фанерозойской истории Земли. Это событие происходило на фоне вначале резкого падения уровня океана, а затем стремительного его подъема. Характерной чертой события стало появление в накопившихся в это время отложениях (как морских, так и континентальных) отрицательной изотопной аномалии δ13С и δ18О, по основанию которой в настоящее время проводится граница палеоцена и эоцена. Биосферное событие сопровождалось изменениями океанической и атмосферной циркуляции, процессов седиментации, органической и неорганической геохимии и минерального состава осадков, значительными преобразованиями в морской и наземной экосистемах; черты биотического кризиса выразились в вымирании почти 50% бентосных фораминифер и перестройке других групп организмов. Сравнение с более древними биотическими кризисами показывает существование как общих, так и специфических проявлений этих событий. Предложена обобщающая модель развития биосферного события, объединяющая различные его проявления в существенно разных обстановках.

 

Чумаков Н.М. Крупные климатические колебания и тектонические процессы

К настоящему моменту опубликовано около сотни гипотез относительно причин ледниковых периодов и длительных климатических осцилляций на Земле. Обсуждается, насколько наиболее популярные из них согласуются с фактами геологической истории. Показано что максимумы оледенений и крупных похолоданий имели периодичность около 150 млн лет и предшествовали главным тектоническим фазам. Максимумы оледенений коррелируются с интервалами усиления надсубдукционного вулканизма, а дегляциации - с максимальными завершающими тектоническими фазами, максимумами гранитообразования, метаморфизма, орогенеза и, иногда, усилением мантийно-плюмового вулканизма. Это позволяет полагать, что начало оледенений обусловливалось усилением эксплозивного вулканизма и “вулканическими зимами”. Дегляциации были связаны с увеличением прозрачности атмосферы, окислением углерода и разложением карбонатов в осадочных толщах орогенов и относительным усилением мантийно-плюмового вулканизма. Аналогичное объяснение может быть дано климатическим осцилляциям, имеющим в среднем длительность около 30 млн лет.

 

Холодов В.Н. Эпигенетическое рудообразование и закон физико-химической наследственности

В работе показано, что каждая стадия осадочного породообразования (седиментогенез, диагенез, катагенез) способна формировать свои физико-химические обстановки, отличающиеся от обстановок предшествующих стадий. В связи с этим закон физико-химической наследственности, впервые предложенный Л.В. Пустоваловым, должен быть дополнен законом физико-химической изменчивости.

 

Бутузова Г.Ю. Дискуссионные проблемы гидротермально-осадочного рудогенеза

В статье рассмотрены некоторые дискуссионные аспекты гидротермально-осадочного процесса в Мировом океане. Проанализирован фактический материал, свидетельствующий за или против существующих, зачастую взаимоисключающих, точек зрения на происхождение высокотемпературных глубинных гидротерм, высоко- минерализированных вод (рассолов) и на роль гидротермальной деятельности в океанском осадко- и рудообразовании. Показано, что в настоящее время не существует строгих геолого-геохимических и экспериментальных доказательств определяющей роли процессов выщелачивания океанических пород в формировании химического состава гидротерм, тогда как целый ряд фактов свидетельствует в пользу магматогенного источника рудообразующих металлов. Развитые в некоторых гидротермально активных районах высокоминерализованные воды (рассолы) имеют экзогенную природу и не связаны с разгрузкой глубинных растворов. На большом фактическом материале с использованием метода абсолютных масс рассчитана доля основных гидротермальных рудообразующих металлов (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb) в отложениях рифтовой зоны Красного моря, суммарное содержание которых в их общем балансе не превышает 3%. Полученные на примере Красного моря оценки согласуются с выводом Н.М. Страхова и некоторых других ученых о локальном характере гидротермальной активности и слабом ее влиянии на осадочный процесс в Мировом океане.

 

Лаврушин Ю.А. Основы концепции четвертичного субаэрального и шельфового осадконакопления потоков разной плотности

Установлены значительная роль и цикличность проявления в квартере на суше и гляциальных шельфах гравитационных потоков вещества различной плотности. Это позволило выяснить новые особенности осадконакопления и строения ряда генетических типов континентальных и морских отложений; изложенные основы концепций важны для дальнейшей разработки общей теории седиментации

 

Khain V.E. Origin of the conceptions on large-scale tectonic and geodynamic cycles and their role in the tectonic cartography

The problem of large-scale tectonic and endogenic cycles has been investigated in geology since the end of the XIX century and relative conceptions underwent repeated transformations, particularly, in the period when the dominating fixist theory gave way to mobilist conceptions. In the two last decades the attention was focussed on larger cycles, which were expressed in the Earth history by alternation of periods of continents merging into one supercontinent and their disintegration. These Wilson cycles were complicated by cycles of the second order identified by Bertran, and the later - by cycles of the third order, which are to be referred to as Stille cycles. The article describes the evolution of these cycles and the role of some scientists in their formation.

 

Pushcharovsky Yu.M. Some recent problems of the Earth tectonics

Available data about the mantle plum origin depth is the evidence of their origin at different depth levels. It coincides with my idea about the origin of intramafic energetic centers due to the lateral movement of the mantle masses along tectonic surfaces in high stress conditions and friction. Such motion is a mode of tectonic flow the rocks that show itself in geospheres on small and planetary scales. Influence on the tectogenesis of big cosmic bodies that pass near or fall on the Earth is discussed. Absence of data about such phenomenon in the oceans (only one case of the asteroid fall is known) in a view of big area that they occupy in comparison to continental areas is stressed. It is clearly seen in respect to neotectonic stage of the oceanic crust that nobody segregated up to now. Research in this area could bring to absolutely unexpected global tectonic conclusions.

 

Knipper A.L., Sharaskin A.Ya. Structure and origin of crust-mantle formations in some ophiolitic sections of fold zones

Ophiolite suites of Phanerozoic foldbelts originated in two stages. During the first stage, continental crust was tectonically delaminated from mantle substratum composed of depleted and tectonized lherzolites and harzburgites. In the second stage connected with commencement of sea-floor spreading, there was formed crustal sequence of ophiolites predominantly composed of magmatic rocks (diverse gabbro, sheeted dike complex and basic volcanics) and caped by blanket of oceanic sediments. The considered examples of different-age ophiolites (Newfoundland, Alps, Himalayas, Oman) suggest that this stage was associated with tectonic flow in rocks along the interface of plastic and viscous medium (Mohorovicic discontinuity). It is suggested that mantle rocks of different composition (lherzolites and harzburgites) do not originate in response to difference in spreading rates during Phanerozoic and characterize inhomogeneous domains of upper mantle, which originated in the Precambrian.

 

Sokolov S.D. Correlation of tectonic events

Correlation of tectonic events has invariably been among top priorities in theoretical geological research aimed at unraveling the general trends in the development of the Earth, formation of the main types of structural features and their causative processes. In the 20th century, two conceptual approaches took shape: global (promoted by H. Stille and his followers) and regional (advocated by H. Stille’s opponents). At the same time Yu.G. Leonov and V.E. Khain demonstrated the possibility of convergence between these two alternative approaches. Among other things, their ideas include the concept of non-linearity and cyclicity of tectonic processes, etc. The increasing knowledge of the structure and history of continents brought about a transformation in the understanding of orogenic events. The paradigm of orogenic phases gave way to the notion of protracted duration of these phases and interconnection of deformation, magmatism, metamorphism, and changes in depositional environments, making necessary identification of tectonic phases and epochs. From the modem science standpoint, the concepts of evolution of tectonic processes should be complemented by introducing the idea of tectonic bifurcations represented by cardinal, often catastrophic, events in the Earth history.

 

Leonov M.G. Vertical accretion as a factor of consolidated earth crust formation

Vertical accretion is formulated as a set of processes and phenomena connected with the interaction of various shells of the Earth. It was shown that on the borders of various layers and shells (such as mantle/lower crust, lower/upper crust, basement/cover; upper crust/hydrosphere and atmosphere), physical-chemical (structural-material) interaction of substance led to processes of homogenization and relative sialization and granitization of rocks. Certain factors and mechanisms responsible for these processes as well as for the formation of new volumes of the sialic layer are described. Considerable role of the Earth shells interaction in the process of formation of consolidated continental crust was proved.

 

Savelieva G.N. Residual deformations of the rocks of mantle-crust transition zone

The deformation of the mantle and cmst rocks from the transitional zone “crust-mantle” (petrological Moho) of the ophiolites and recent spreading center of the oceanic crust have been discussed. The concentration of deformation within mantle and crust sequences increases towards Moho boundary. The deformation process took place under decreasing lithostatic pressure, the variable strain field and under the decreasing temperature from subsolidus-T to 500-300 °C; the sharp increasing of the temperature is related locally to melt migration through previously formed rocks. Magmatic Moho boundary was transformed onto tectonic boundary during high-temperature solid-state plastic deformation before the intrusion of the dolerite dikes. The style and conditions of deformation are related to the spreading rate: the highest stress and high rate of deformation are typical for the lherzolite type sequences which are related to slow spreading center environment, whereas the harzburgite type sequences, related to fast spreading center or supra-subduction environment, are characterized by solid-state flow structures which developed under very low strain rate. The role of the water increases in course of the deformation in time, up to the sequence.

 

Glebovitsky V.A., Kozakov I.K., Kotov A.B. Length of geological processes as indicated by isotopic-geochronological evidence

Duration of the complete tectonic cycle, tectono-metamorphic cycle, and that of crust formation was traced on the basis of latest geological and isotopic-geochronological data on the Svecofennian and Belomorian belts of the Baltic shield and early caledonides of the Central Asian held. The duration of the mentioned cycles in the neo-Archean Belomorian orogene is approximately two times longer than in the paleo-Proterozoic Svecofennian belt. The duration of intraplate tectonic processes in the conditions of lateral lithosphere extension under the effect of plumes is always notable and amounts to 300-500 mln years irrespective of the time. Tectono-metamorphic cycles are always rather short (25-60 mln years) because of rapid extinction of positive thermal anomalies due to ascending magmatic masses.

 

Yaroshevsky A.A. Constraints on origin of the continental crust granitic matter - a problem of geochemical balance of granite matter formation

Estimates of average chemical compositions of main types of upper continental crust matter (average composition of the upper continental crust, of its granite-metamorpohic layer, average composition of its metamorphic fraction, and that of its magmatic fraction - granitoid rocks) show that a model of upper crust chemical composition can be constructed as some mixture of primary matter (average composition of crust-forming island-arc volcanics) and granitoid matter. Based on this scheme, granitoid matter is a fraction of primary crust matter, enriching upper crust (granite-metamorphic layer) and depleting lower crust (granulite-basic layer). The main point of the paper is to show that such a consequence is in accordance with empirical geochemical data and needs no additional suggestions.

 

Khutorskoy M.D., Polyak B.G., Kononov V.I. Modem problems of geothermy

The basic problems theoretical and experimental geothermics actively investigated last decade of the XX century and continue to develope in the XXI century are considered. These problems consist of: an origin, a transfer mechanisms, regional heat flow distribution and its relationship with continents and oceans tectonic development; geoenergetic balance; mid- oceanic ridges geothermal asymmetry; fold belts and and sedimentary basins thermal evolution; thermal tomography modelling application for the deep temperatures estimation, the nature and structure of hydrothermal discharges. The forecast of main direction of the geothermal investigations in the XXI century is given.

 

Sobolev G.A., Ponomarev A.V. Research on physics of earthquake center and earthquake prediction

Laboratory research enabled us to distinguish three stages that commonly precede the appearance of a macrofracture and that are manifested in the properties of acoustic emission: stillness, foreshock activization, and an increasing portion of cataclastic events. Stillness characterizes the portions of a specimen, that are lateral with respect to the forming macrofracture; the activization stage and clasters are associated with the surface of the future macrofracture. Analogous stages were revealed using the RTL prognostic parameter during the preparation for an earthquake. The site and time of a future earthquake in Kamchatka with a magnitude of more than 7,5 is predict­ed based on the experience on retrospective analysis and that carried out in real time.

 

Sorokhtin O.G. Global evolution of the Earth

The article describes the modem theory of global development of the Earth. The structure and composition of the Earth, the process of formation of the Earth nucleus, power of the Earth, and the nature of its tectonic activity are considered. The origin of the Moon, its influence on the development of our planet in the Katarchean and Archean are also considered. On the basis of the theory of the Earth development, the origin of hydrosphere and atmosphere were described and their influence on climates of the Earth and on development of life. Besides the attention was paid to Proterozoic and Phanerozoic tectonics and reconstmction of Precambrian supercontinents.

 

Mazarovich A.O., Sokolov S.Yu. Anisotropy of the Atlantic Ocean (intraplate deformations)

Multibeam single-channel altimentry and geological data analysis suggested that the lithosphere of the postspreading Atlantic Ocean has intensive stmctural neotectonic evolution.

 

Antipov M.P., Volozh Yu.A., Chamov N.P. Four-dimentional models of oil-gas basins

The paper gives an account of modem approach to 4-dimentional modeling of hydrocarbon-bearing basins. The basic models combine elements that form two, vertical and lateral, chains of genetically related geological bodies. These bodies result from geodynamic processes of various scales, from local to global ones. The paper discusses the principles for distinguishing boundaries and deep mapping of these bodies. The main methodological approach to understanding the interrelation of geological bodies in time and space is the seismostratigraphic analysis of high resolution seismic data.

 

Nikolaev V.G. To the problem of inheritance of intracontinental rifts (aulacogens)

The article considers the problem of inheritance of rifts (aulacogens) based on the classical understanding of inheritance phenomenon. It is illustrated by the Cenozoic Baiklian rift valley, Cenozoic rifts of Eastern Africa (Tanganyika, Malawi, Rukwa) and by the Middle Russia aulacogen. The conclusion was made that rifts and aulacogens are superimposed stmctures and do not inherit the stmcture of the underlying tectonic elements. However, smaller troughs, rises, saddlebacks, which complicate the stmcture of the sedimentary filling of rifts and aulacogens, may be inherited from the basement stmctures. All the previous history of the area development predetermines the site of emplacement of large stmctures (rifts and aulacogens), though following the traditional definition of this notion it can not be called inheritance.

 

Lomize M.G. Subduction in a collisional context: evolution and extinction of island arcs in the Mediterranean Sea

The data on the Mediterranean region allow to judge the radical changes of subduction which took place after the beginning of intercontinental collision, under the conditions of isolated relic basins. The slowing down of plate convergence and the effect of collisional deformations are considered to be the main reasons. The peculiarity of such subduction was evidenced by: 1. Gravitational roll-back of the slabs which maintained the subduction within isolated basins; detachment and migration of the island arcs followed by back-arc opening. These processes were well developed (including back-arc oceanic spreading) only in the western Mediterranean. 2. Oroclinal bending of those island arcs, which experienced the collisional stress. Such relationships existed in the eastern Mediterranean and were determined by the westward tectonic escape from the Arabian indentor. Since the Oligocene, the limbs of Aegean arc converged, causing the back-arc domain to be shortened as it was opening by subduction. Since the Late Miocene the Anatolian plate (already consolidated by that time) was moving towards the back-arc. It made possible more than 500 km retreat to be realized without any back-arc oceanic spreading. 3. Tectonic and metamorphic transformation of fore-arc continental crust in front of the Miocene volcanic arcs (Attic-Cycladic area, Menderes and Nigde massifs). Barrovian metamorphism, migmatization and intrusion of S-type granitoids took place in conditions of extension (shallow-dipping shear zones, exhumation of metamorphic cores), and manifested a thermal event, which may be attributed to the asthenosphere upwelling above the retreating lithospheric slab. 4. Complicated configuration of the island arcs, which one originated during their gravitational roll-back within a restricted area; some additional deformation there occurred in the case of collisional stress. 5. The specific composition of volcanic rocks. Their enrichment in components of the sialic crust might be controlled by heating from the asthenosphere upwelling. 6. Comparatively little depth of Benioff zones. Farther the slabs are dipping in aseismic way or with only a few foci. The probable reason is the low rate of subduction when it is going on dew to gravitational rollback. 7. Inevitability of a soon dying out of subduction, due to consumption of the oceanic lithosphere relics and to arc/continent collision. The main part of the West- Mediterranean arc (its Maghreb and Apennines segments) died out as early as in the Miocene-Pliocene, the Cyprus and the Calabrian arcs are losing their activity, the central part of the Aegean arc has already reached the prominence of the African margin, and only the Gibraltar arc has faced the Atlantic ocean.

 

Degtyarev K.E., Ruzhentsev S.V. South Urals collisional structure

This article presents a description of South Urals collision structure. The authors utilize seismic data obtained along URSEIS-95 profile. Deep structure of all tectonic units crossed by the profile (East European platform, West Urals, East Urals, and Trans-Urals domains) is characterized. The data on spatial and time relationship between different South Urals geological complexes suggest a model of formation of the collision structure during the Middle Devonian- Late Paleozoic. We suggest that the formation of the South Urals collision structure started at the end of the Middle Devonian - the beginning of the Late Devonian. The process was associated with the closure of the Sakmar marginal basin during the collision between the East European platform and Guberlinskaya volcanic arc. At the end of the Late Devonian - the beginning of the Carboniferous, the Prisakmar-Voznesensk basin was closed and the collision with the Mamitogorsk volcanic arc started. Later the platform collided with the East Urals microcontinent. As a result, a young complex margin of the platform was formed. At the end of the Carboniferous, the platform got into contact with the Kazakhstan continent and finally the Urals paleo-ocean closed. During the Permian the compression continued and the overall structure of South Urals became more complex.

 

Kopp M.L. Recent South Uralian - Mougodzhary intraplate orogen: dynamics and kinematics of formation

Research of morphology of folds and faults in the Late Mesozoic-Cenozoic sediments, meso-scale fracture kinematics and morphotectonic features of a modem relief of Southern Urals and Mougodzhary have shown that their recent structure was formed at approximately transverse (sublatitudinal) compression and associated longitudinal (submeridional) extension. The transverse compression was realized in gentle cmmbling of the basement, folding of the cover and shearing. To all these attributes, the recent stmcture of Southern Urals and Mougodzhary does not differ in essence from those of Tien-Shan and other renewed mountains of a collision origin. The analysis of regional strike-slip kinematics and vergence of the South Uralian and Mougodzharian segments of the intraplate orogen shows that their compression was caused by a contrary underthrust and collision of adjacent platform blocks: the Peri-Caspian and Central-Kazakhstan ones, belonging to zones of dynamic action of the Arabian and Indostanian indenters accordingly. Especially large altitude and dissection of a relief of Southern Urals in comparison with Mougodzhary are caused by both more powerful pressure of Indostan and different cmst thickness of the colliding blocks: in Mougodzhary, the convergence could be partially realized by underthrust of heavy and thinned suboceanic cmst of the Peri-Caspian syneclise that must weaken an effect of its collision with the Central- Kazakhstan block whereas in the South Uralian area impact of the collision was additionally increased due to a thick cmst of the Volga-Uralian anteclise.

 

Koronovsky N.V., Demina L.I. Magmatic petrogenesis of the collisional stage in the Caucasus development

The article deals with models connecting geodynamic processes and magmatism at the collisional stage of the Caucasus development. Detailed analysis of the chemical composition of volcanites and minerals contained in them indicated that transmagmatic deep fluids play the leading role in the magmatic petrogenesis of the region. Melting of primary magmas during the continental collision occurs during compression. This determines specific features of the fluid regime and processes of acid-basic interaction of the fluid and host sequences.

 

Panov D.I. Problems of the Early Alpine geology of the Caucasus

The Early Alpine stage of the Caucasus develoment corresponds in time to the Lias- Aalenian and is characterized by growing passive margin of the Tethys Ocean. The Late Alpine stage starts with the Bajocian following a significant reconstruction of the structure and is marked by developing active margin. The Greater Caucasian basin and a system of graben-like troughs were formed in the Lias-Aalenian on the passive margin; the Pontian- Trans-Caucasian volcanic belt, a system of backarc basins, and epicontinental basins of the North Caucasus and Cis-Caucasus were formed in the Bajocian-Bathonian on the active margin. A common regional stratigraphic scheme was elaborated for the Lias-Aalenian on the historical-geological basis. Three different section types are identified in the Bajocian- Bathonian. It is impossible to trace any unified horizons between them. The Jurassic terrigenous complex has chiefly the imbricate-thrust tectonic structure. The Cis-Baikalian deformation phase played an important role in its development.

 

Yushkin N.P. Mineralogical channels to vitasynthesis

The article deals with problems of life origin, appearance of living biological substance, and the revealing of features allowing to distinguish biological and non-biological systems. Particular attention is paid to various abiomorphic structures of natural solid hydrocarbon. A similarity in the morphology and composition of the structures of biogenic and abiogenic objects was discowered. Possibility of revealing a rational technology for life synthesis is assumed, not only through biological, but through mineral as well. In so doing, we do not imply direct reviving of hydrocarbon crystals, but securing proper conditions for their crystallization, which correspond to the optimal conditions of abiogenesis and mechanisms of transformation of the crystallized replicas into biological. Some new terms, related to the Latin and Greek notions “vita” (life), “synthesis” etc., are offered - “vitamineralogy” among them. Living substances synthesis is planned for the current century.

 

Fedonkin M.A. Metals’ availability change and eukaryotization of biosphere throughout the Precambrian

Metals play a crucial role in life processes, particularly, because of their high catalytic properties: over 70% of known enzymes contain metal ions as a cofactor of an active site. The recently discovered important biological role of nickel and tungsten as cofactors of enzymes shows that the list of heavy-metal cofactors at active sites of enzymes may expand as studies proceed. Ancient enzymes might have operated employing a greater range of heavy metals than at present. Abundance of metals in aquatic environments of the early Earth was a major factor in the origin and early evolution of life. However, several trends throughout the geological history led to chemical impoverishment of the hydrosphere. A decrease of radiogenic heat reduced volcanic sources of metals in general. The lava composition lost heavy metal content through time. Growing contents became mineral traps, which locked up metals, thus preventing active recycling. Declining CO2 concentrations in the atmosphere through time reduced the effectiveness of meteoric waters as agents of weathering. Reducing of chemical weathering rate because of biosphere cooling. Oxigenation of the biosphere dramatically reduced availability of some metals (such as W, V, Ni, Fe), while others (such as Mo, Cu, Zn) became easier available. Such trends were obviously the driving force in the evolution of enzymes and the rise the biological complexity. Chemical impoverishment of aquatic environments was accompanied by the development of biological mechanisms to accumulate and retain metals inside the cell and ecosystems in general. Replacement of unavailable metals by those available as cofactors of enzymes seems to be the driving force in the metabolic evolution. Some metabolic cascades (succession of biochemical reactions in living cells) may reflect the co-evolution of life and its environment. The eukaryotization of the biosphere, increasing heterotrophy and complexity of trophic structure should be considered as evolutionary responses to the geochemical impoverishment of the biosphere through time.

 

Rozanov A.Yu. Bacterial paleontology, sedimentogenesis, and early stages of the biosphere evolution

The study of fossil bacteria suggests that the character of sedimentation in ancient epicontinental basins strongly depended on the abundance of microorganisms. At present, the appearance of eukaryotes, coelomates, etc., as well as the oxygenation of the atmosphere, took place much earlier than was formerly believed.

 

Akhmetiev M.A. Causes, consequences, and factors of the global Phanerozoic biospheric reorganization

The paper considers causes, consequences and factors of the four global biospheric reorganizations during the Phanerozoic (Ordivician/Silurian, Permian/Triassic, Cretaceous/Paleogene, and Eocene/Oligocene). Every biospheric crisis was characterized with regard to their duration and numerous causes (“warm machine of the earth”, cosmic events including impact and others). The biotic reorganizations had individual features. Biospheric crises were of “step by step” types and were accompanied by successive series of biotic and abiotic events (regressions, volcanism, climatic fluctuations etc.). They were influenced by biota groups, that were better adapted to the pre-crisis conditions. The “great” biospheric reorganizations accompanied by new catastrophic events (impact, forming new mantle plumes, etc.) laid on long-development crisis situations. In consequence crises were aggravated.

 

Gavrilov Yu.O., Shcherbinina E.A. Global biosphere event at the Paleocene- Eocene boundary

The global biosphere event at the Paleocene-Eocene boundary was an episode of extremely rapid and significant warming unparalleled in Phanerozoic record. This event occurred during vigorous sea-level fall followed by very rapid regression. The marine and terrestrial sediments of this interval are characterized by significant negative δ13C and δ18O excursions. The base of δ13C excursion is taken to be the Paleocene-Eocene boundary. The critical events was accompanied by changes in oceanic and atmospheric circulation, significant turnover in marine and terrestrial ecosystems, sedimentation, organic and inorganic geochemistry and mineral composition of sediments. A comparison of earlier biotic crises shows many common as well as specific features. The general scenario of development of this event, which combines its manifestations in different environment, is suggested.

 

Chumakov N.M. Significant climatic fluctuations and tectonic processes

Almost a hundred hypotheses have been published up today about the cause of glacial periods and long-term oscillations of the Earth’s climate. A number of most popular hypotheses are discussed from the point of view of their accordance with facts of the geological history. Glaciation and cooling maxima had periodisity close to 150 Ma and preceded the major tectonic phases. They are clearly correlative to pulses of suprasubduction volcanism, whereas the periods of degradation or cessation of glaciation coincide with pulses of tectonism, granitization, metamorphism, orogeny and, occasionally, mantle plume volcanism. This suggests that onsets of glaciation were triggered by explosive volcanism and by the ensuing “volcanic winters”. Deglaciations must have been due to increases in atmospheric transparency, to carbon oxidation and partial decarbonatization in sedimentary sequences of orogens, and to pulses of mantle plume volcanism. A similar explanation applies to long-term climatic oscillations that lasted 30 m.y. on the average.

 

Kholodov V.N. Epigenetic ore formation and the physical-chemical inheritance law

It is stated in the article that every stage of sedimentary rocks (sedimentation, diagenesis, katagenesis) may form new physico-chemical environments, essentially differing from preceding environments. Therefore, the law of physico-chemical inheritance proposed by L.V. Pustovalov, should be supplemented by physico-chemical alteration law.

 

Butuzova G.Yu. Controversial problems of the hydrothermal-sedimentary orogenesis

The article deals with some controversial aspects of the hydrothermal-sedimentary process in the World Ocean. The evidence in favor of and against the existing points of view, often incompatible, about the origin of high-temperature deep hydrotherms, highly mineralized waters (brines) and the role of hydrothermal activity in the ocean sedimentary and ore formation are discussed. It is stated that so far no geological-geochemical data are available indicating the decisive role of processes of ocean rocks leaching in the formation of the chemical composition of hydrotherms, while there are facts testifying in favor of the magmatogenic source of ore forming metals. Highly mineralized waters (brines) occurring in certain hydrothermally active regions are of exogenic nature and are not related to release of deep brines. Using extensive evidence and applying the method of absolute mass, we calculated the share of major hydrothermal ore-forming metals (Fe, Mn, Zn, Cu, Pb) in the sediments of the Red Sea rift zone; their content in the general balance do not exceed 3%. The assessment made in the Red Sea area agrees with the conclusion by N.M. Strakhov and several other experts who considered that hydrothermal activity is of local character and its influence on the sedimentary process in the World Ocean is insignificant.

 

Lavrushin Yu.A. Basic conception of the Quaternary subaerial and shelf sedimentation of different density flows

Considerable role of gravitation flow with different density in the Quaternary was on land and on glacial shelves. This allowed reveal new distinctive features of sedimentation and of the structure of several genetic types of continental and marine sediments. The presented conceptions are very important for further development of the general theory of sedimentation.

 Оцифровка текста - Сергей Булатов

 

 





eXTReMe Tracker


Flag Counter

Яндекс.Метрика

Hosted by uCoz