ИСТИНА

Цель проекта - исследовать механизмы преобразования рыхлых вулканогенных отложений в скальные грунты - туфы, и проследить дальнейшее изменение туфов в ходе литогенеза. Задачи: 1) Исследовать динамику процесса литификации вулканогенных грунтов; 2) Выявить этапы формирования свойств; 3) Оценить роль различных геологических процессов (гипергенных, диагенетических, метасоматических и др.)на разных стадиях литогенеза; 4) Установить наиболее значимые факторы, контролирующие свойства вулканогенных грунтов на разных этапах их формирования; 5)Проанализировать закономерности изменения минерального состава, строения и инженерно-геологических свойств для вулканогенных грунтов разного состава, образованных в различных условиях. Исследования по обозначенной теме актуальны для решения ряда фундаментальных задач в области грунтоведения, современной и палеовулканологии, комплексного изучения месторождений рудных и неметаллических полезных ископаемых, а также геотермальных месторождений областей активного вулканизма.

Создана база данных вулканогенно-обломочных пород (более 600 проб). База данных состоит из трех частей - геологической, петрографической и петрофизической; включает вулканогенные породы разного возраста, структуры, текстуры, первичного минерального состава, различной степени и характера вторичных изменений. Вулканиты различны как по условиям образования, так и по постгенетическим преобразованиям. Детально проанализировано влияние геологических и структурно-минералогических факторов - состава, структуры, текстуры, типа и состава цемента, вторичных преобразований, возраста - на физические и механические показатели пород. Проведен сравнительный анализ закономерностей преобразований вулканитов при региональном эпигенезе и локальном гидротермальном литогенезе. При региональном эпигенезе для туфогенных пород о. Итуруп (N2-Q1) и Исландии (N2-Q3) выявлен ряд общих закономерностей последовательности преобразования. В частности, с увеличением глубины (до 1-1,5 км) и возраста наблюдается постепенное заполнение межобломочного пространства вторичными минералами с последовательной сменой типов цемента: контактовый – пленочный – поровый - порово-базальный. Эволюционирует состав цемента: палагонитовый (Исландия)/опал-глинистый (о. Итуруп) - глинистый с карбонатами – глинисто-цеолитовый. Меняются состав и структура глинистых минералов: палагонит (для Исландии) - смектит с ячеистой микроструктурой - корренсит – хлорит с листоватой микроструктурой. Происходит относительно плавное изменение физических и механических параметров пород: уплотнение и упрочнение, снижение проницаемости, повышение значений акустических характеристик. Интенсивная перекристаллизация первичного вулканогенного материала и появление вторичной пористости начинается с глубины около 1 км. В отличие от регионального эпигенеза, при гидротермальном литогенезе в результате избирательного воздействия термальных вод различного состава, кислотности-щелочности и температуры вмещающая толща приобретает зональное строение, как по минералогическим, так и по петрофизическим данным – монолитные, плотные, прочные горизонты чередуются с проницаемыми, разуплотненными, “слабыми” слоями. В общем случае, вследствие высокой пористости и проницаемости вулканокластические породы интенсивно перерабатываются термальными водами. В результате меняются их свойства. В зависимости от первичных особенностей породы, состава и температуры флюидов направленность изменения свойств может быть различна – в одних случаях происходит “улучшение” свойств (уплотнение, цементация, упрочнение, снижение проницаемости), в других - “ухудшение” (разуплотнение, разупрочнение, появление вторичной пористости и проницаемости). Совместно с сотрудниками ИФЗ им. Шмидта РАН продолжены эксперименты по изучению изменения плотностных и акустических характеристик вулканогенных пород и структуры порового пространства в условиях высоких РТ. Исследования проводились на туфах Курило-Камчатского региона и гиалокластитах Исландии. Полученные результаты могут свидетельствовать о том, что воздействие на породу высокотемпературных гидротерм и литостатического давления приводит к необратимым пластическим деформациям, которые в свою очередь приводят к перестройке структуры и достижению плотной упаковки. При нагревании в закрытой системе в изобарических условиях (P=0,7 GPa) до температуры 300 0С установлен различный характер уплотнения и изменения скорости упругих волн для образцов, испытавших низко- и высокотемпературные гидротермальные преобразования.