Колонка главного редактора
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
Уникально высокая рудоносность карбонатитов определяет необходимость выяснения их происхождения. До настоящего времени эта проблема не имела убедительного решения. Приведенные автором доказательства горячей гетерогенной аккреции Земли позволяют объяснить особенности их образования, согласно которым на ранней стадии эволюции Земли существовал слоистый глобальный магматический океан. Накопление углекислоты при фракционировании пикритового слоя привело к возникновению остаточно-ультраосновных карбонатитов. Глубокое фракционирование и огромный объем этого слоя обусловили высокие концентрации редких и редкоземельных элементов в карбонатитовых остаточных расплавах. Раздвижение продуктов кристаллизации магматического океана растекавшимся веществом нижнемантийных суперплюмов при формировании океанических областей обусловила отсутствие карбонатитов в этих областях и возникновение их преимущественно на древних платформах. Фракционирование основного слоя магматического океана привело к возникновению древних остаточно-основных карбонатитов в пределах массива Селигдар (Алданский щит). Примером остаточно-фрикционных карбонатитов, образовавшихся при расслоении продуктов фрикционного плавления дифференциатов магматического океана, являются карбонатиты Мурунского щелочного массива. В областях кимберлитового магматизма распространены мелкие интрузии остаточно-кимберлитовых карбонатитов.
Базитовый магматизм в восточной части Сибирской платформы проявлялся неоднократно в течение длительного времени в разных геодинамических обстановках. В позднедокембрийское и среднепалеозойское время он связан с процессами рифтогенеза, а в позднепалеозойское– раннемезозойское – с заложением и развитием трапповых синеклиз. Специфика геодинамического режима магмообразования зафиксирована в вещественном составе пород. В данном сообщении выполнено обобщающее исследование петрогеохимических особенностей производных толеит-базальтовых расплавов, формирующихся в разных геодинамических обстановках. Состав инициальных магм существенно менялся на различных этапах развития магматической системы. На основе многокомпонентного анализа рассмотрено влияние процессов фракционирования базитового расплава на изменение геохимических особенностей пород, происходивших в различных PT-условиях. При внутрикамерной дифференциации расплава в последовательном ряду пород от основных магнезиальных к кислым щелочным происходит активное изменение состава. В образующейся серии пород уменьшается содержание редких элементов, входящих в решетку ранних фемических фаз, и накопление практически всех расплавофильных компонентов. Эволюция расплавов нормальной щелочности происходит с ростом суммы REE, при незначительном их разделении. Особое место занимают интрузивы, прошедшие стадию высокобарического фракционирования в глубинном промежуточном очаге. Следствием такой дифференциации служит появление в разрезе тел своеобразной группы пород – в одном случае монцонит-порфиров, в другом анортозитовых габбро-долеритов. Установлено, что монцоитоидный тип дифференциации идет с накоплением LREE, LILE и элементов циркониевой группы Nb, Ta, Hf и Y. Признаком анортозитовой тенденции дифференциации магматического расплава является обособление анортозитовых габбро-долеритов в разрезе тел, рост содержаний в них алюминия, кальция, стронция.
В отложениях неопротерозоя (рифея и венда) востока Сибирской платформы онколиты (микрофитолиты) распространены широко. Их природа оставалась недостаточно обоснованной фактическим материалом. В осадочных карбонатных породах неопротерозоя Уринского поднятия онколиты также широко распространены, и они оказались пригодными для выяснения их природы. Многие из них, например названные «оsagia tenuilamellata», похожи на оолиты и другие карбонатные зерна хемогенного происхождения, от которых их нередко трудно отличить без детальных исследований природы. В онколитах неопротерозоя Уринского поднятия обнаружены шаровидные и нитевидные несомненные микроорганизмы, которые предположительно являются фотосинтезирующими железобактериями, цианобактериями и водорослями. Они представлены обызвествленными клетками, колониями и нитевидными формами и впервые указывают на органогенно-седиментационную природу онколитов неопротерозоя, а не хемогенную, как принято в некоторых публикациях. Полученные результаты могут быть использованы при выяснении фациальных условий осадконакопления, с которыми в разрезе неопротерозоя Предпатомского прогиба связано прогнозирование потенциальных карбонатных коллекторов нефти и газа.
Проанализированы сведения о размерах тела шерстистого мамонта Mammuthus primigenius (Blumenbach) второй половины позднего плейстоцена севера Восточной Сибири (Якутия, п-ов Таймыр, западная Чукотка). Статья основана на оригинальных данных автора, принимавшего участие в исследовании морфологических особенностей замороженных останков мумий и скелетов мамонтов, найденных на территории Якутии за последние 30 лет: Чурапчинский, Максунуохский, Юкагирский мамонты; часть скелета мамонта с р. Зимовье (остров Большой Ляховский). Отдельно измерен скелет Тирехтяхского мамонта. Кроме того, проанализированы литературные данные по размерам тела шерстистого мамонта второй половины позднего плейстоцена Восточной Сибири и других регионов. Предыдущими исследователями отмечалось, что высота в холке взрослых самцов M. primigenius с территории Якутии и Таймыра близка таковой самцов азиатского (индийского) слона Elephas maximus L. Отсюда был сделан вывод, что и общие размеры тела у шерстистого мамонта схожи с таковыми азиатского слона. В данной статье, основанной на более обширном материале, показано, что хотя шерстистый мамонт действительно был очень схож по высоте в холке с современным E. maximus, в то же время тело у него было в среднем длиннее, голова больше, т. е. пропорции тела у этих видов были разными. По-видимому, особенности пропорций тела шерстистого мамонта способствовали его лучшему выживанию в условиях ледникового периода.
Представлены результаты оценки возможности гидратообразования в призабойной зоне газовых скважин и моделирования течения газа в скважинах с учетом возможного образования гидратов. Полученные результаты особенно актуальны для регионов, где добыча газа осложняется наличием многолетней мерзлоты, т. е. низкими пластовыми температурами. Из-за неизбежного охлаждения газа при его добыче возможно образование газовых гидратов как в призабойной зоне, так и в стволе скважин. Достоверный прогноз образования гидратов в призабойной зоне возможен только в рамках неизотермической модели фильтрации реального газа. В математической модели гидратообразования в трубах учет зависимости коэффициентов конвективного теплообмена и гидравлического сопротивления от изменяющейся во времени площади проходного сечения трубы приводит к увеличению длительности полной закупорки ее гидратами. Изучено влияние минерализации различных генетических типов пластовых вод на процессы образования гидратов природных газов в объеме и в пористой среде. Установлено концентрирование углеводородов С2–С4 в гидратной фазе, приводящее к повышению коэффициента жирности и теплотворной способности исходного газа. Определены термодинамические условия гидратообразования в дисперсных породах с учетом минерализации пластовых вод.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
В области распространения многолетнемерзлых пород и глубокого сезонного промерзания техногенное воздействие неизбежно трансформирует природные условия. В частности, техногенное воздействие на криолитозону приводит к нарушению стока поверхностных и подземных вод, в результате чего формируются наледи на тех участках, где их раньше не было, а также изменяются морфометрические параметры, режимы формирования и стаивания существующих природных наледей. Трасса ФАД «Лена» протягивается от пос. Невер до г. Якутск и составляет 1157 км. В рамках проведенных исследований рассматривался лишь наледеопасный участок автодороги на отрезке от Невера до Томмота. В качестве основного метода исследований применялось дистанционное зондирование Земли. Использовались мультиспектральные космические снимки Sentinel-2 с атмосферной корректировкой. Обработка данных космической фотосъемки проводилась полуавтоматическим способом в ГИС-программе QGIS 3.16. Идентификация наледей на космоснимке осуществлялась с помощью нормализованного разностного снегового индекса NDSI (Normalised Difference Snow Index). На исследуемом участке автодороги, протяженность которого составляет 712 км, в настоящее время формируется 107 наледей. Большинство притрассовых наледей по площади относятся к III (1000–10000 м2 ) и IV (10000–100000 м2 ) категориям. Наибольшее их количество формируется в интервале абсолютных высот 500–900 м. В геологическом отношении большинство наледей приурочены к четвертичным и протерозойским отложениям, а также к интрузивным породам мелового возраста. Установлено, что суммарная площадь наледей, формируемых на автодороге «Лена» на участке от Невера до Томмота, в 2018–2019 гг. повысилась почти в 6 раз по сравнению с данными 1927–1928 гг.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Геомеханика
При безвзрывной разработке месторождения существенной проблемой является рост сопротивления копанию при промерзании пород и углей. С увеличением прочностных свойств горных пород производительность комбайна может резко уменьшиться, особенно при эксплуатации его в зимний период.
Расчетным путем определена степень влияния физико-механических свойств разных литологических составов горных пород Эльгинского месторождения на производительность комбайна КСМ-2000Р, так при крепости пород на сжатие до 40 МПа (угли и углистые алевролиты) производительность КСМ-2000Р составит 1400 м3 /ч. При увеличении доли крепких компонентов до 40 % (в основном алевролиты) и крепости в горных породах от 40 до 60 МПа ожидаемое уменьшение производительности составит до 1000 м3 /ч, а при содержании доли крепких пород от 60 до 80 МПа до 33 % – 650 м3 /ч.
Предложено использование поверхностно-активного вещества – раствора NaCl для предварительного разупрочнения горных пород. После обработки данных пород ПАВ в условиях отрицательных температур до –20 °С σсж снизилась на 30–50 %, а σр уменьшилась примерно на 50 % по всем видам и слоям слагающих пород. Отмеченное позволит обеспечить необходимые условия их безвзрывной разработке с применением комбайнов типа КСМ-2000Р.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Впервые проведено определение объемной магнитной восприимчивости (ОМВ) техногенно-загрязненных почвогрунтов г. Якутск, сформированных на многолетнемерзлых породах и функционирующих в условиях криоаридного климата Центральной Якутии. Осуществлена магнитометрическая съемка на территории современного г. Якутск по произвольной сети наблюдений, выполнено 444 измерения ОМВ почвогрунтов малогабаритным измерителем КМ-7. Величины ОМВ почвогрунтов г. Якутск изменяются значительно, при среднем значении 163,5·10–5 ед. Си предел изменения данного показателя 13,2–1220,0·10–5 ед. Си составляет почти три порядка величин (103 ), что указывает на его высокую вариабельность, когда коэффициент вариации V = 64 %. Также значительно варьируют и средние величины ОМВ, полученные для почвогрунтов отдельных улиц и районов города, изменяясь от 80,3 до 314,6·10–5 ед. Си, т. е. почти в 4 раза. Была составлена гистограмма ОМВ почвогрунтов г. Якутск, когда весь массив данных был разбит на семь рангов или классов, с шагом, равным 50·10–5 ед. Си. В результате основная масса всех величин (84 %) укладывалась в пределы значений до 250·10–5 ед. Си, а на интервалы таковых ˃ 250·10–5 ед. Си приходилось всего 16 % значений от общего количества измерений. По результатам проведенного исследования также было установлено, что суммарный показатель загрязнения изучаемых почвогрунтов тяжелыми металлами (Zc) связан с показателем ОМВ сильной положительной (r = 0,937) статистически значимой (n = 8, rst = 0,707, р = 0,95) корреляционной связью, практически приближающейся к линейной зависимости. Среднее значение ОМВ почвогрунтов г. Якутск сопоставимо с таковыми, определенными для промышленных районов г. Москва (160–180·10–5 ед. Си), г. Пермь (183·10–5 ед. Си), г. Медногорск (158·10–5 ед. Си), и в то же время значительно ниже величин, полученных для крупных промышленно развитых городов Китая, таких как Ханьчжоу и Лоян (128·10–5 ед. Си).
В статье приведены новые сведения о вспышке численности сибирского шелкопряда в окрестностях г. Якутск в 2020 г., которая возникла на месте затухшего очага, действовавшего в 1999–2001 гг. Обсуждены сезонная динамика численности вредителя, активность энтомофагов и предварительный прогноз на следующий год.
Июньские учеты 2020 г. показали, что в очаге одинаково развивались четное и нечетное колена вредителя и среднее число гусениц на 1 дерево достигало 126,5 особей. Наибольшая численность гусениц (214,4 экз./дерево) зарегистрирована в разнотравно-брусничном лиственничнике, где доминировали гусеницы старших возрастов (64 %). Также в очаге наблюдался подъем численности гусениц Calliteara abietis Den. & Schiff. В июле средняя численность вредителя составляла 73,2 экз./дерево, преобладали зимующие гусеницы IV возраста нечетного колена. Коконы шелкопряда на деревьях обнаруживались с третьей декады июня, вылет бабочек нового поколения и начало откладки яиц регистрировались в I декаде июля.
В очаге отмечается высокая активность энтомофагов-паразитов – гусениц мух семейства Tachinidae (57,1 %) и наездников-яйцеедов (до 77,1 %, доминант – Telenomus tetratomus Kieffer). Уровень плотности зимующих гусениц в лесной подстилке оценивается как средний (55,8 экз./м2 ), из них гусеницы младшего (II–III) возраста составляют только 24,2 %.
Изучено влияние разных температурных режимов на прорастание семян 20 видов многолетних травянистых растений Центральной Якутии. Семена 8 видов Aconitum kusnezoffii Reichb., Actaea erythrocarpa Fisch., Adonis sibirica Patrin, Anemonidium dichotomum (L.) Holub., Heracleum dissectum Ledeb., Iris laevigata Fisch. et C.A. Mey., Trollius sibiricus Schipcz., Thalictrum minus L. не прорастают при температурном диапазоне от 5 до 35 °С, среди них виды лесной и луговой растительности, относящиеся к сем. Ranunculaceae. Семена остальных видов по требовательности к теплу в момент прорастания распределились на две группы: семена растений, начинающие прорастать при 5 °С, и семена растений, начинающие прорастать при 10 °С.Температурный диапазон прорастания семян у изученных видов широк. Для большинства степных и луговых видов он составляет от 5 до 35 °C, лесных и прибрежно-водных – от 10 до 35 °C. Спектр оптимальных температур для прорастания семян разнообразен. Наиболее узкий диапазон оптимума характерен для семян лесных растений, у каждого из них оптимальный температурный режим специфичен. Наиболее широким спектром оптимальных температур обладают семена лугового Acetosa thyrsiflora – от 10 до 25 °С. Для семян всех изученных степных видов оптимум лежит в пределах 20–25 °С, а для прибрежно-водного Rumex aquaticus характерны два оптимума прорастания 20 и 35 °С. При низких (5 °С) и высоких (35 °С) температурах у изученных видов прорастание семян становится затрудненным, задержка прорастания при этих режимах является приспособлением, защищающим семена якутских растений от несвоевременного прорастания в конце осени перед суровой зимой или в летние сухие месяцы, в период острого дефицита влаги, который характерен для Центральной Якутии.
Приводятся результаты учета численности и территориального распределения безнадзорных собак г. Якутск с 2011 по 2019 г. На исследуемой территории рассмотрено распределение собак по территории двух типов среды: жилая многоэтажная и жилая 1–2-этажная. Отмечены существенные различия в показателях плотности населения безнадзорных собак как по типам застройки, так и по учетным площадкам, приуроченным к разным кварталам. В многоэтажной застройке города плотность варьирует от 4 до 42 особей/км2 , в 1–2 этажной – от 23 до 120 особей/км2 . Эти показатели зависят не только от типа застройки, но и от других факторов – времени года, наличия источников питания и т. п. При экстраполяции полученных нами результатов по двум основным типам среды (49,41 км2 ) на территорию города (122 км2 ), численность безнадзорных собак на 2019 г. составляет около 6500 особей. Также нами проанализирована степень привязанности безнадзорных собак к определенным кварталам. Оседлость более характерна для 1–2-этажной застройки (41,9 % особей), поскольку в данном типе среды наиболее благоприятные условия для обитания безнадзорных собак – постоянная подкормка со стороны людей, наличие большого количества мест сброса мусора и мест для выведения потомства, тогда как в районах многоэтажной жилой застройки чаще наблюдаются постоянно перемещающиеся собаки (75,8 % особей).
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
Красоднев малый (желтый) – Hemerocallis minor – включен в Красную книгу РС(Я), в категорию 2б – вид, численность которого сокращается в результате чрезмерного использования человеком. В 2019 г. в окрестностях с. Жемкон Хангаласского улуса Республики Саха (Якутия) на пойменном злаково-разнотравном лугу, рядом с проезжей частью дороги было обнаружено новое местонахождение редкого для Якутии вида. Исследование проводили по общепринятой методике изучения за ценопопуляциями растений, на 20 площадках размером 1 м2 . Изученная ценопопуляция H. minor небольшая, занимает около 20 м2 . Общая численность популяции составляет 103 особи, плотность произрастания вида 5,1 экз/м2 . Ценопопуляция молодая нормальная неполночленная, возрастной спектр левосторонний с максимумом на виргинильные особи. Самоподдержание ценопопуляции только семенное. Лимитирующим фактором численности и самоподдержания ценопопуляции является антропогенный. Данная ценопопуляция H. minor находится под угрозой исчезновения и нуждается в особых мерах охраны. Создание интродукционной популяции может служить резервным фондом для восстановления ценопопуляции H. minor в Центральной Якутии.
Исследована биологическая активность и токсичность водно-спиртовых экстрактов хвои четырех видов хвойных растений Якутии. Биологическим тест-объектом являлись Paramecium caudatum в стационарной фазе роста. Воздействие на тест-объект проводили в течение 30 минут и 48 часов. Из всех исследованных образцов экстракты лиственницы и можжевельника обладают высокой биологической активностью и токсичностью. Экстракты лиственницы и можжевельника с увеличением длительности экспозиции расширяли диапазон токсического действия, экстракты пихты и кедрового стланика, напротив, с увеличением длительности экспозиции сужали широту токсического действия на парамеции. Проведенные исследования по влиянию хвойных экстрактов на клеточном уровне позволили охарактеризовать степень их безопасности и токсичности и сделали возможным дальнейшее их применение для получения биопрепаратов.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Материаловедение
В настоящее время базальтопластиковые композиционные материалы находят широкое применение в различных областях промышленности. Как показывает практика, при эксплуатации изделий из базальтопластиковых композиционных материалов на их надежность и долговечность значительное влияние оказывают природно-климатические условия внешней среды. Проблема обеспечения высоких служебных свойств базальтопластиковых композиционных материалов особенно четко проявляется при эксплуатации изделий в районах с экстремальными климатическими условиями. Этим определяется актуальность проведения натурных климатических испытаний базальтопластиковых композиционных материалов в природно-климатических условиях Севера и Арктики.
В работе методом гидростатического взвешивания исследовано формирование пористости при климатических испытаниях базальтопластиковых композиционных материалов. Показано, что при климатической деградации композиционного материала в условиях Севера происходит значительное увеличение его открытой пористости. На основе теории марковских цепей разработана статистическая модель формирования пористости при климатических испытаниях базальтопластиковых композиционных материалов с цилиндрической и плоской симметрией. Проведены расчеты пористости слоев базальтопластикового композиционного материала при равномерной деградации с наружной поверхности. С ростом количества испытаний пористость распространяется на внутренние слои. При большой длительности испытаний распределение пористости слоев приближается к предельному линейному или равномерному законам в зависимости от формы базальтопластикового композиционного материала.
ISSN 2686-9683 (Online)