НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Общая и региональная геология, петрология и вулканология
На основании материалов программ глубоководного бурения дна Мирового океана (Programs DSDP, 1963–1984 гг. и ODP, 1985–2003 гг.) и обобщения данных по стратиграфии, палеогеографии и палеобиогеографической интерпретации распространения морской фауны показано, что в позднем триасе литосфера не была раздроблена на тектонически обособленные плиты, а океанические бассейны Палеотетис и Палеопацифика (=Панталасса) отсутствовали. Предложена новая модель палеогеографии Земли для позднего триаса, которая предполагает существование в это время трех суперконтинентов – Афалии, Пацифиды, Аразии и двух континентов – Антарктиды и Гипербореи, разделенных внутриконтинентальными шельфовыми морскими бассейнами, и рассмотрена геодинамика последних. На основании изучения дифференциации и географического распространения рэтских семейств и подсемейств брахиопод установлены Бореальная, Экваториальная (Тетическая) и Нотальная биогеографические надобласти. В Экваториальной надобласти выделены АльпийскоКитайская, Меланезийская, Западно-Северо-Американская и Западно-Южно-Американская области. Сопряженность инициальной стадии верхнетриасового (рэт) – верхнеюрского (волга) мегациклита и единого этапа в развитии морской фауны позволила выделить в Бореальном стандарте верхнего триаса бырандянский ярус. Показано, что в Бореальном эпиконтинентальном морском бассейне доминировали терригенный и терригенно-вулканогенный (Северное Приохотье) типы осадконакопления.
В процессе своего становления базиты Тунгусской синеклизы в силу физико-геологических законов формирования образовали внутри тел (силлы, дайки и т. п.) петромагнитные таксоны (ПМТ), которые характеризуются определенными статистическими значениями плотностных и магнитных параметров. По характеру их распределения ПМТ подразделяются на петромагнитные группы (ПМГ) и петромагнитные неоднородности (ПМН). В свою очередь ПМТ составляют петромагнитные комплексы (ПМК), соответствующие магматическим комплексам (фазам) внедрения базитов. Выделенные ПМТ позволят более надежно районировать закрытые траппами территории Якутской алмазоносной провинции с целью разработки методики поисков коренных месторождений алмазов, а также выделять аномалии структурного и трубочного типов над кимберлитовыми трубками на основе интерпретации материалов гравимагниторазведки.
Проведено исследование вещественного состава базитов среднепалеозойского возраста Тенкеляхской площади, расположенной в пределах Вилюйско-Мархинского дайкового пояса в восточной части Сибирской платформы. Для базитов района характерно повышенное содержание титана, калия, фосфора, несовместимых элементов и значительная дифференцированность REE (La/Yb)n=5,2– 7,0, что является типовыми признаками базитов девонского возраста. Cравнение их с доминирующим типом одновозрастных базитов Вилюйско-Мархинского дайкового пояса, примыкающих к территории изучаемого объекта, показало идентичность петрографического, химического и микроэлементного составов. В локальных участках Тенкеляхской площади установлены и высокотитанистые базиты (>4,5% TiO2 ), которые по данным предыдущих исследований [12, 13] проявляются вблизи кимберлитовых трубок и могут быть использованы в качестве поисковых признаков для выделения перспективных на кимберлиты участков.
Новейшие данные о горячей гетерогенной аккреции Земли объясняют природу ранее непонятных особенностей раннедокембрийских кристаллических комплексов и их оруденения. Преимущественно кислый состав пород и выдержанная высокотемпературность их минеральных парагенезисов обусловлены образованием из малобарических остаточных расплавов синаккреционного слоистого магматического океана. Их неоднородный состав и присутствие парапород связаны с процессами погружения закристаллизованных приповерхностных пород вместе с накопившимися на них осадками и всплыванием полужидких мафических нижних частей магматического океана. Процессами всплывания глубинных частей обусловлено присутствие высокобарических минеральных парагенезисов. Подъем возникших при аккреции расплавов толеитового слоя является причиной близости модельного самарий-неодимового возраста основных кристаллических сланцев к возрасту Земли. Образование из эманаций и остаточных расплавов магматического океана объясняет присутствие на древних платформах уникально крупных месторождений железистых кварцитов, золота, платины, хрома, редкоземельных карбонатитов и алмазоносных кимберлитов.
НАУКИ О ЗЕМЛЕ. Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение
Вопрос безопасной работы гидроузлов в криолитозоне является одним из важнейших. В настоящее время возраст работающих плотин подходит к критическому пределу. Интенсивные криогенные процессы (термокарст, термоэрозия, пучение, суффозия, сосредоточенная фильтрация по вытаявшим ледяным включениям ит.д.) всооруженияхактивизировались в связиспотеплениемклимата. Потепление климата на Земле, начавшееся во второй половине прошлого столетия, продолжается и в настоящий период. Однако в некоторых частях криолитозоны темпы потепления резко снизились, даже наметились тенденция похолодания и образование многолетнемерзлых пород. На планете возникла неустойчивая термодинамическая ситуация, затронувшая слой годовых теплооборотов литосферы, в которой находятся инженерные сооружения. В этой связи в статье рассмотрены существующие на сегодняшний день представления о принципах работы гидротехнических сооружений в криолитозоне. На конкретных примерах показано, что в процессе эксплуатации они часто переходят из мёрзлого в талое состояние и наоборот. Указывается на то, что этот переход нельзя связывать только с современным потеплением климата. Отмечено, что при сложных инженерно-геологических, гидрогеологических, мерзлотных условиях функциональное назначение гидроузла может обеспечиваться только при сохранении определённого теплового состояния, например, только мёрзлого. Назрел вопрос коренного пересмотра существующих норм проектирования гидротехнических сооружений в криолитозоне.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Ботаника, почвоведение
Представлены результаты лесоводственно-геоботанических исследованиий в верхнем течении р. Амги, относящейся к Южно-Якутскому региону Якутии. Материалы собраны в 2006 г. в верховьях р. Амги – от устья ее правого притока Хатырхай до Амгинского хребта, практически не изученного участка Южной Якутии. Был заложен эколого-геоботанический профиль с описанием составляющих их ассоциаций. Район исследования является уникальным с геоботанической точки зрения, так как находится на стыке трех флористических округов, двух геоморфологических провинций, граничит с одним из двух в Якутии – Олекминским заповедником. На исследованном участке всю площадь занимает лесная растительность, где сформированы чистые и смешанные леса. Отличительной чертой района является распространение редких для Якутии лесных сообществ с присутствием в основном темнохвойных пород. В состав многих сообществ входят редкие, исчезающие и эндемичные виды растений, занесенные в Красные книги разного уровня. Материалы статьи будут основой для создания базы данных редких растительных сообществ для организации охранных мероприятий, а также дополнят немногочисленные данные о растительном покрове верховьев р. Амги.
Рассматриваются аномалии пролификация и «ветвистость» в соцветии рода Рогоз Typha. Отмечается, что во всех периодах эры кайнозоя типом семейства был сложный разнополый початок, расположенный на общей оси соцветия. Появление в соцветии Typha аномалий пролификации и «ветвистости» связывается с усилением антропогенного фактора. Эти процессы можно интерпретировать как тенденции отмирания исходной «родительской» формы соцветия в связи с образованием новой структуры.
Изучены почвы выведенных около трех десятилетий назад из сельскохозяйственного оборота пахотных угодий в пределах Центрально-Якутской равнины на участках, расположенных на ледовом комплексе. В условиях глобальных изменений климата на заброшенных пашнях происходит деградация ледового комплекса. Таяние подстилающих обширные площади пахотных угодий льдов вызывает формирование на поверхности заброшенных пашен молодых термокарстовых форм рельефа – былларов. Быллары представляют сочетание останцов в виде бугров (диаметром до 5–6 м) с просадками между ними и полигональной сетью ложбин над жилами льда (глубиной 0,3–1,5 м), образовавшиеся в результате оттаивания верхней части ледового комплекса. Формирование термокарстового микрорельефа приводит к трансформации ранее однородного почвенного покрова заброшенных пашен в сложное сочетание полигонального характера. Они содержат в своем составе пятна окультуренных мерзлотных палевых солонцеватых почв по вершинам бугров и мерзлотных солонцов светлых глееватых по днищам западин, соседствующих с мерзлотными солонцами светлыми типичными, развивающимися по склонам микрорельефа. Выявлено влияние трансформации почвенного покрова при начальных стадиях термокарстовой динамики рельефа на плотность сложения, рН и полевую влажность по профилю изученных почв.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Экология
Был проведен краткосрочный (2007–2017 гг.) и долгосрочный (1965, 1967–2017 гг.) мониторинг химического состава поверхностных вод в зоне хозяйственного освоения Амуро-Якутской железнодорожной магистрали на территории Южной Якутии. По результатам проведенного краткосрочного мониторинга можно утверждать, что химический состав большей части исследуемых рек Южной Якутии в настоящее время изменяется незначительно. Все изменения состава данных вод находятся в пределах сезонной вариабельности их содержаний и величин, обусловленных, главным образом, природными факторами. Значимое антропогенное и техногенное влияние за отмеченный период наблюдений по нашему мнению проявилось только на 3 малых реках, таких как Сылгылыр, Мундуруччу и Лютенга. Что касается результатов долгосрочного мониторинга, проведенного в районах угледобычи и золотодобычи на территории Южной Якутии, то нами выявлены значимые изменения химического состава рр. Чульман и Алдан, как следствие влияния техногенеза в ходе 30–40-летнего периода промышленного освоения Южной Якутии. При этом изменения всех химических показателей на рр. Чульман и Алдан не превышают их предельно допустимых концентраций, соответствующих для вод питьевого водоснабжения. Изменения химических показателей вод рр. Чульман и Алдан за период 2007–2017 гг. свидетельствуют о том, что техногенная нагрузка на р. Чульман постепенно снижается, а на р. Алдан не ослабевает.
ОБЩАЯ БИОЛОГИЯ. Биологические ресурсы
Приведены результаты лабораторных исследований жирнокислотного состава подкожного жира нерпы кольчатой (Phoca hispida), добытого в арктических регионах Якутии. Идентификация и определение концентрации жирных кислот в пробах проводились с использованием метода газожидкостной хроматографии с масс-спектрометрическим детектором. Метиловые эфиры жирных кислот получали методом кислотного гидролиза серной кислотой в метаноле. Проведено сравнение подкожного жира двух видов нерп (Phoca (PUSA) Sibirica Gmel и Phoca hispida) и рыбьего жира, как источников омега-3 полинепредельных жирных кислот. В жировой ткани нерпы кольчатой (Phoca hispida) содержится до 40 % полинепредельных жирных кислот от общего числа жирных кислот в жировой ткани, что на 25% больше, чем в жировой ткани байкальской нерпы (Phoca (PUSA) Sibirica Gmel), и на 56 % больше, чем в рыбьем жире. Полученные в работе данные указывают на уникальность жира кольчатой нерпы как сырья для создания препаратов, направленных на лечение и профилактику заболеваний сердечно-сосудистой системы.
Дикорастущие растения Якутии – ценное биоактивное сырье для производства биоактивных препаратов. Первой оценкой биопрепаратов является изучение их биологической активности и токсичности по отношении к биообъектам. Была дана экспресс-оценка биологической активности и токсичности водно-спиртовых экстрактов, полученных из шести видов растительного сырья Центральной Якутии, с применением двух способов биотехнологической переработки. Для выявления биологической активности и токсикологических свойств водно-спиртовых экстрактов из ряда видов растений Центральной Якутии использован тест-объект – одноклеточный организм Paramecium caudate. Результаты позволили выявить некоторые закономерности соотношения между биологической активностью и токсичностью на уровне клетки (на примере Paramecium caudate), которая служит первоначальной мишенью действия комплекса биологически активных веществ, находящихся в экстрактах, полученных двумя способами. Выявленные диапазоны зон токсического и безопасного действия будут учтены нами при дальнейшем изучении влияния биологически активных веществ на клеточные организмы. Установлено, что существуют некоторые закономерности соотношения между биологической активностью и токсичностью на уровне клетки, которая является первоначальной мишенью действия комплекса биологически активных веществ, находящихся в экстрактах, полученных двумя способами.
МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ. Материаловедение
Предложена модифицированная модель роста динамической трещины в вязкоупругом материале на основе структурного подхода, включающего термокинетическую концепцию С.Н. Журкова и критерий хрупкого разрушения Нейбера–Новожилова. Подход учитывает неоднородную микроструктуру материала и позволяет моделировать стадийность развития трещины, выявляемую фрактографическими исследованиями. Дан анализ основных параметров физически обоснованной модели, апробированной на данных эксперимента по импульсному расклиниванию образцов из полиметилметакрилата с острым боковым надрезом, нагружаемых статическим растяжением в широком диапазоне климатических температур.
В настоящее время рабочие элементы из твердых вольфрамокобальтовых сплавов широко применяются в буровой технике. Вместе с тем, свойственные твердым сплавам хрупкость и низкая пластичность часто приводят к недостаточной работоспособности рабочих элементов в условиях интенсивных эксплуатационных нагрузок буровой техники Севера (мерзлый грунт, горные породы и др.). Одним из способов улучшения структуры и свойств твердых сплавов является управление размерами зерна их карбидной фазы путем введения ингибиторов роста из ультрадисперсных порошков. Ультрадисперсные порошковые добавки, введенные в состав вольфрамокобальтовых сплавов, способствуют уменьшению размеров зерен карбида вольфрама в структуре сплава. Это приводит к улучшению физико-механических и эксплуатационных свойств рабочих элементов буровой техники. В статье приведены результаты исследований по использованию ультрадисперсных порошковых добавок шпинели магния MgAl2O4 и карбида кремния SiC для улучшения структурного состояния и физико-механических свойств вольфрамокобальтового сплава ВК8. Обоснованы и выбраны технологические операции подготовки порошковых смесей и изготовления буровых пластин с ультрадисперсными добавками. Исследованы физико-механические свойства и структура опытных буровых пластин. Для этого использованы традиционные методы исследований механических свойств в сочетании с металлографическим анализом. Результатами экспериментальных исследований показана перспективность использования ультрадисперсных порошковых добавок шпинели магния MgAl2O4 и карбида кремния SiC для улучшения физико-механических и эксплуатационных свойств буровых пластин из вольфрамокобальтового сплава ВК8.
ISSN 2686-9683 (Online)