КРУПНЫЕ ИЗВЕРЖЕННЫЕ ПРОВИНЦИИ И ГЛОБАЛЬНЫЕ КАТОСТРОФЫ ПРОШЛОГО

Эволюция крупных изверженных провинций Земли как фактор глобальной эмиссии углекислоты, токсичных и парниковых газов в геологической истории

Геологическая история наглядно демонстрирует наличие эпох глобальных климатических изменений, с которыми связаны эпохи массового вымирания живых организмов и резкого сокращения биоразнообразия. Основными факторами этих явлений являются резкие изменения состава атмосферы и гидросферы, определяющие вариации кислотности окружающей среды и температурные колебания от парниковых эффектов. В качестве основной причины губительных трансформаций окружающей среды является дисбаланс эмиссионных и депонирующих процессов.

Основные задачи исследований

Оценка объемов крупных изверженных провинций, как основных источников эндогенного вещества, на разных этапах геологической истории, с расчетом количества выделенного тепла и углекислоты;
Выявление депонирующей функции гидросферы и биосферы, на основе вариаций изотопного состава карбонатов и разработка алгоритмов расчета поглощения эндогенной углекислоты;
Определение эндогенных механизмов депонирования углекислоты, парниковых и токсичных газов с формированием карбонатных и сульфидных залежей и расчётной диагностикой доли поглощения;
Диагностика основных геохимических индикаторов состава атмосферы и гидросферы, определяющих главные тренды климатических изменений в истории Земли (эпохи оледенения, окисления океана, выветривания и пенепленизации континентов);
Проведение временной корреляции глобальных климатических изменений различной направленности с объемами и составом крупных изверженных провинций;
Физико-химические реконструкции природной минерализации с участием CO2, CH4, H2S, SO2, как инструмент разработки потенциальных технологий их искусственной утилизации.

В результате проведенных исследований будут установлены основные механизмы эндогенной эмиссии и депонирования парниковых газов, определены взаимосвязи масштабов нарушения баланса углекислоты с тенденциями глобальных климатических изменений. Предполагаемая модель концентрирования парниковых газов, ляжет в основу долгосрочного прогноза климатических изменений Земли и жизни. Важным практическим эффектом исследований будут являться разработки прообразов зеленых технологий утилизации парниковых газов.

Руководитель проекта

Р. Эрнст

Ключевые исполнители

И.Ф. Гертнер, В.В. Врублевский, К. Кингсбери, И.В. Афонин, Э. Н. Кунгулова

Партнеры проекта

ИФЗ РАН, ИГМ СО РАН, ИЗК СО РАН, МГУ, СПбГУ, Cadi Ayyad U., Carleton U., U. of Wyoming, ООО "Неорникель технические сервисы"; ООО "ВНИИГаз"; ООО "ТНГГРоснефть"

Достижения

Полученные научные результаты:

Установлены временные рубежи становления и формирования Крупных изверженных провинций докембрия на территории древних кратонов и складчатого обрамления Сибирской платформы.
Обоснована связь глобальных экологических катастроф, повлекших массовые вымирания организмов, с деятельностью крупных изверженных провинций на границах раннего кембрия, ордовика, девона и мела. Установлены геохимические индикаторы аномального состояния атмосферы и гидросферы и особенности их вариаций во времени.
Обоснован новый элемент структуры крупных изверженных провинций – кольцевые рои даек. Установлена связь диаметров кольца с объемом деформации литосферы за счет теплового воздействия плюмов. Проведена реконструкция данных структур в пределах Иркутской и Норильской КИП.
На основе анализа структуры крупных изверженных провинций, реконструкций лавовых потоков и покровов щитовых вулканов и магматических центров реконструирована структура поверхности Венеры в квадрате V-29 с созданием геологической карты масштаба 1:500 000
На основе особенностей состава и структурной позиции рудогенерирующих магматических объектов в пределах крупных изверженных провинций предложена модель минерагенической типизации КИП и система прогнозирования различных видов месторождений полезных ископаемых.
Создан ГИС-Атлас крупных изверженных провинций России, сгенерированный на основе оригинальной базы данных и позволяющий аккумулировать и визуализировать пространственную информацию о крупных изверженных провинциях и связанных с ними месторождений полезных ископаемых.

Внедрение результатов исследования:

Комплекс аналитических методик определения микропримесей в оксидах и алюмосиликатах и изотопных отношений урана и свинца в цирконе и кальците с применением лазерной абляции и масс-спектрометрии. Внедрен путем выполнения коммерческих заказов в интересах ФГУП ВСЕГЕИ, ООО «Тюменский нефтяной научный центр», АО «ТомскНИПИнефть ВНК», АО «Иркутская Нефтяная Компания», ООО «Норникель Технические сервисы» и др.
Диагностика региональных климатических вариаций и оценка нефтегенерационного потенциала осадочных разрезов на основе пространственно-временного анализа распределения минералого-геохимической неоднородности. Внедрен путем выполнения коммерческих проектов в интересах ООО «Тюменский нефтяной научный центр», АО «Иркутская Нефтяная Компания», ООО «ГазпромВНИИГАЗ» и др.
Анализ фертильности геологических объектов (магматических массивов) на основе распределения микропримесей в акцессорных и породообразующих минералах. Внедрен путем выполнения коммерческих проектов в интересах ООО «Норникель Технические сервисы», ООО «Омолонская золоторудная компания», ООО «Рудник Таборный» и др.

Образование и переподготовка кадров:

Сотрудники лаборатории в 2020 году выступили инициаторами создания в ТГУ основной образовательной программы (ООП) магистратуры исследовательского типа «Эволюция Земли: героические процессы и полезные ископаемые» (запущена в 2021);
В рамках реализации действующих программ бакалавриата и магистратуры разработано и внедрено три новых и усовершенствовано восемь ранее читаемых дисциплин;
Сотрудниками лаборатории опубликовано три учебно-методических пособия;
В рамках научных направлений, развиваемых в лаборатории было реализовано 8 программ повышения квалификации, где прошли подготовку более 150 сотрудников вузов, институтов академии наук и производственных организаций.
Проведено 12 школ-семинаров и мастер-классов с привлечением, как сотрудников лаборатории тик и ведущих ученых, в которых приняли участие более 250 студентов, аспирантов и молодых ученых;
По научным тематикам лаборатории и при непосредственном участии сотрудников было подготовлено 64 выпускных работы бакалавров и 32 магистерские диссертации;
Сотрудниками лаборатории защищено 6 кандидатских диссертаций;

Инфраструктурные преобразования:

Журнал «Геосферные исследования» – основан в 2016 году с 2019 года входит в МБД Web
of Science; с 2020 года – в МБД Scopus

Международное и внутрироссийское сотрудничество:

Институт геологии и минералогии СО РАН – совместные исследования, стажировки
студентов и молодых ученых, проведение научных семинаров / совместные публикации, совместные гранты, образовательные пргораммы;
Институт земной коры СО РАН – совместные исследования / совместные публикации;
Институт геохимии СО РАН – совместные исследования, стажировки студентов и молодых ученых / совместные публикации;
Институт геологии рудных месторождений, петрографии, минералогии и геохимии РАН – совместные исследования, стажировки студентов и молодых ученых / совместные публикации;
Университет Саламанка (Испания) – совместные исследования / совместные публикации;
Университет Кади Айяд (Морокко) – совместные исследования / совместные публикации;
Университет Карлетон (Канада) – совместные исследования / совместные публикации;
Университет Калифорнии в Санта-Барбаре (США) – совместные исследования, стажировки студентов и молодых ученых / совместные публикации;
Университет Вайоминг (США) – совместные исследования / совместные публикации