Базовые темы

Реконструкция фундаментальных особенностей формирования высокопродуктивных рудообразующих систем типовых магматогенных месторождений цветных (Cu, Ni, Pb, Zn, Mo) и благородных (Au, Ag, PGE) металлов разнотипных геотектонических обстановок как базиса для совершенствования их геолого-генетических и прогнозно-поисковых моделей

Актуальность планируемых в рамках темы работ определяется тем, что тематические исследования предполагается сконцентрировать на магматогенных месторождениях цветных и благородных металлов, порфирового, колчеданного, жильного эпи- и мезотермального типов, в которых сосредоточена значительная часть стратегических и высокотехнологичных металлов - Cu, Zn, Pb, Au, Ag, Mo, W, Sn, а также Se, Te, Bi, Sb, As, Re и др., извлекаемых как попутные продукты. Важность проблем, связанных с происхождением этих месторождений подчеркивается многократно возросшим числом публикаций, характеризующих конкретные месторождения и их рудообразующие (минеральные) системы. Приоритетное место среди них занимают работы, направленные на выявление причин и факторов, которые могли привести к формированию высокопродуктивных рудообразующих систем, в частности такие, как геотектонический режим, петрохимическая специфика магматизма, минералого-геохимические особенности рудной минерализации, физико-химические параметры и состав минералообразующих флюидов, источники серы, металлов и флюидов, которые являются основными и в планируемых тематических исследованиях. Так же в многочисленных публикациях видное место среди проблем, связанных с происхождением высокопродуктивных рудообразующих систем, отводится обсуждению различных моделей (от описательных до генетических) рудообразующих систем, которые рассматриваются как руководство при определении стратегии на разных стадиях прогнозирования и геолого-оценочных работ. В контексте планируемого изучения типовых рудообразующих систем актуальность рассматриваемой темы также обусловлена возможностью палеореконструкции высокопродуктивных рудообразующих систем типовых золотоносных порфировых, колчеданных, мезо- и эпитермальных месторождений Центрально-Азиатского складчатого пояса, месторождений Ni, Cu, PGE, Au и нек. других стратегических металлов Балтийского щита и юга Сибирской платформы. В частности, оценка генетических признаков продуктивности рудообразующих систем “орогенных” месторождений золота Забайкалья актуальна, поскольку однозначного мнения о генезисе данных высокопродуктивных систем (магмато-гидротермальном или метаморфогенном) пока нет. Кроме того, в рамках темы будет продолжено изучение высокотемпературных фумарол современных вулкано-гидротермальных систем (Курило-Камчатский регион), которые рассматриваются в качестве аналогов магматогенных флюидов – ключевого поставщика рудного вещества. Тематика планируемых исследований, как можно видеть, перекликается с современными подходами при изучении рудообразующих систем и создании их моделей. Значимость этих работ обусловлена возможностью решать вопросы, как генетического характера, так и практические задачи, что еще раз подчеркивает актуальность и важное значение предложенного проекта.

Основными задачами являются: (1) обобщение и анализ имеющихся авторских и литературных данных по типовым порфировым, скарновым, колчеданным, эпи- и мезотермальным месторождениям; (2) получение сравнительных данных об особенностях магматизма, рудной минерализации и гидротермально-измененных пород, уровнях концентрации и формах нахождения цветных, благородных и редких металлов, минералого-геохимической зональности, изотопных характеристиках минералов, флюидном режиме и физико-химических условиях минералообразования в модельных рудообразующих системах; (3) обоснование комплекса индикаторов и маркеров высокопродуктивных рудообразующих систем изученных месторождений; (4) создание концептуальных и описательных – с элементами генетических и прогностических моделей рудообразующих систем изученных месторождений; (5) создание модели типовой открытой высокотемпературной низкобарной минералообразующей системы.

Изучение закономерностей размещения и условий образования крупных месторождений стратегических видов минерального сырья Северо-Востока и других регионов России;разработка геолого-генетических и прогнозно-поисковых моделей; развитие методов компьютерного прогнозирования.

Постановка планируемых исследований весьма актуальна, так как продиктована современными тенденциями развития минерально-сырьевого комплекса России: исчерпанием фонда легкооткрываемых месторождений; необходимостью прогноза и поисков новых объектов на слабоизученных территориях; усилением внимания к новым нетрадиционным типам месторождений. Постановка настоящей темы – традиционное и необходимое металлогеническое направление в отечественной геологии, ориентированное на прогнозную оценку и воспроизводство минерального богатства российских недр.

Основными задачами являются: сравнительный анализ отечественных и мировых тенденций в исследованиях строения земной коры рудных районов и особенностей ее металлогении; Изучение глубинного строения земной коры и металлогении рудных районов северо-Востока и других регионов России на основе глобальной геолого-геофизической модели; проведение минералого-геохимических и термобарогеохимических исследований крупных месторождений и перспективных рудопроявлений стратегических металлов рудных районов Северо-Востока и других регионов России; построение системы разномасштабных качественных прогнозно-ориентированных моделей образования россыпей для основных вещественно-генетических типов стратегических видов минерального сырья; описание эталонных и перспективных площадей в системе геологических, геохимических и минералогических признаков для последующего компьютерного прогнозирования; разработка региональных прогнозно-поисковых критериев главных типов месторождений стратегических металлов в рудных районах Северо-Востока и других регионах России.

Целью исследований является формулирование научно обоснованных рекомендаций для постановки поисково-оценочных и геологоразведочных работ, а также развития элементов транспортно-коммуникационных сетей в пределах Арктической зоны Российской Федерации, на основе создания прогнозно-поисковых моделей полезных ископаемых с использованием нейросетевых технологий и комплексного современного пространственно-статистического геоинформационного анализа данных о геологическом строении, металлогении, геофизических и геохимических полях, структурах, рельефе и данных дистанционного зондирования Земли, в контексте формирования потенциальных и развития известных минерально-сырьевых центров.

На территории АЗРФ проводятся попытки создания МСБ твердых полезных ископаемых (ТПИ), месторождения которых образуют крупные провинции, бассейны, рудные районы и МСЦ, соответствующие их минерагеническому потенциалу. Из них успешно осваиваются Норильский рудный район, месторождения Карело-Кольского региона, алмазы Якутии и Архангельской области.

Важнейшим источником информации для достижения поставленной цели, учитывая значительную площадь проводимых исследований, могут стать данные дистанционного зондирования Земли (ДЗЗ), включая радарную, радиолокационную, мульти- и гиперспектральную съемки, получаемые с использованием космических аппаратов. Кроме того, для достижения наиболее достоверного результата, необходимо применить инновационные технологии обработки данных ДЗЗ. Главной целью применения анализа мульти- и гиперспектральных данных ДЗЗ в области геолого-минералогического картирования является определение потенциально перспективных площадей на соответствующую конкретной территории металлогеническую специализацию. Для достижения поставленной цели необходимо последовательно решить следующие задачи:

Сбор имеющегося разномасштабного и разнородного картографического, цифрового и текстового материала для Арктической зоны Российской Федерации.

Выделение, на основе созданной цифровой модели рельефа (ЦМР), предполагаемых контуров структур центрального типа (СЦТ), которые будут протестированы в качестве вероятных тектономагматических центров и магматических очагов, являвшихся источниками рудоносных флюидов и контролировавших размещение полезных ископаемых.

Выявление, оценка и нормирование количественных параметров, выделенных структурных пространственных критериев для опорных зон АЗРФ.

Создание региональных весовых структурных прогнозно-поисковых моделей опорных зон АЗРФ, выделение на их основе наиболее перспективных участков.

Анализ созданных разномасштабных прогнозно-поисковых моделей.

Решение этих задач приведет в формулированию научно обоснованных рекомендаций для постановки поисково-оценочных и геологоразведочных работ в пределах перспективных участков, известных и потенциальных минерально-сырьевых центров АЗРФ.

Целью исследования являются тектонические и геодинамические реконструкции для разных этапов формирования крупных блоков континентальной литосферы (кратонов) на основе петрологических исследований магматических комплексов. Решение этой проблемы будет проведено для Восточно-Европейского кратона, который формировался в ходе двух раннедокембрийских суперконтинентальных циклов и претерпел несколько эпизодов эндогенной переработки в позднем докембрии и в фанерозое.

Петрологические исследования для геотектонических реконструкций. Реконструкции тектонических обстановок и геодинамических режимов формирования континентальной литосферы является основой для решения широкого круга фундаментальных и прикладных проблем в науках о Земле. Среди различных направлений исследований, определяющую роль имеет изучение магматических комплексов, петрогенетические характеристики которых отражают составы источников и условия зарождения и эволюции магм и, как следствие, несут информацию о тектонике и геодинамике корообразующих процессов.

В качестве основных механизмов роста кратонной литосферы рассматриваются: подъем мантийного плюма, последовательное подслаивание пластин океанической литосферы (слебов), аккретирование островных дуг. Магматические породы несут информацию о составах мантийных и коровых источников, давая таким образом возможность расшифровать специфику отдельных этапов формирования литосферы и проследить историю ее роста и эрозии.

Музей ИГЕМ РАН имеет региональные коллекции, представляющие магматические породы и главные типы руд большинства рудных районов России и ряда зарубежных стран, а также тематические коллекции, иллюстрирующие особенности эволюции процессов магмо- и рудообразования отдельных этапов и геодинамических обстановок, проявлявшихся на Земле. Оптимизация хранения музейных коллекций (комплектование, систематизация и хранение фондов музея для научных исследований и их экспонирование в просветительских и образовательных целях) обеспечивает оперативность в предоставлении музейной информации для выполнения государственных заданий, а разработка экспозиций – для популяризации научных знаний среди учащихся и общественности.

Задачи по направлению рудно-петрографического Музея – это комплектование, систематизация и хранение фондов музея для научных исследований и их экспонирование в просветительских и образовательных целях будет достигнуто путем решения следующих задач: организации данных о геологических коллекциях с использованием современных цифровых и информационных технологий; наполнение Базы данных с унифицированной структурой, включающей атрибутивные и графические блоки; ревизия существующих описаний образцов горных пород и шлифов из исторических коллекций музея в соответствии с современной номенклатурой горных пород; обеспечение сохранности геологических коллекций и архивных документов (этикетирование, макро- и микрофотографирование образцов; оцифровка документов); углубленный обмен информацией с музеями и научно-образовательными организациями-партнерами, с целью взаимовыгодного пополнения коллекций и развития экспозиционно-просветительской деятельности.

Целью исследования является изучение закономерностей проявления редкометального магматизма, специализированного на (Li, Be, Ta, Nb, Zr, REE)  в геологических структурах и в истории формирования Центрально-Азиатского складчатого пояса. В ходе исследования предполагается разработать схему проявления редкометального магматизма в геологической истории крупнейших сегментов ЦАСП - Алтае-Саянской области и западной части Монголо-Охотского пояса,  определить тектоническую позицию редкометального магматизма в строении этих сегментов, оценить его источники  и геодинамические условия проявления, а также  изучить механизмы дифференциации, приводящие к образованию в породах рудных концентраций редких элементов.

Предпосылкой для данного исследования стал тот факт, что в пределах Центрально-Азиатского складчатого пояса и пограничной с ним зоне Сибирского кратона широко проявились редкометальные магматические породы (карбонатиты, нефелиновые сиениты, щелочные и Li-F  граниты), контролирующие многочисленные месторождения редких элементов (Li, Be, Ta, Nb, Zr, REE). Выделяется несколько эпох их формирования – поздненеопротерозойская, раннепалеозойская, позднепалеозойская, раннемезозойская, позднемезозойская (Коваленко и др., 2006), однако эти данные слишком общие и недостаточны для оценки более строгого понимания времени, места  и структурных условий формирования редкометальных магм в крупнейших сегментах пояса.

Основными объектами исследований по теме станут магматические комплексы 1) Восточно-Саянской металлогенической зоны (восточная часть Алтае-Саянской области), в пределах которой редкометальный магматизм проявлялся неоднократно, начиная с позднего неопротерозоя, 2) в зоне сочленения структур каледонид и герцитнид Гобийского Алтая, где отмечаются одновозрастные комплексы щелочных (редкометально специализированных) и известково-щелочных гранитоидов и 3) западной оконечности Монголо-Охотского пояса, в строении которого редкометальные магматические ассоциации формировались преимущественно в мезозое.

Актуальность предлагаемой темы определяется, прежде всего, тем, что редкие металлы и элементы (Li, Be, Ta, Nb, Zr, REE) играют важнейшую роль в современных технологиях, в электронике и машиностроении. Потребности  в них растут экспоненциально, поэтому экономическая и технологическая независимость страны в значительной степени зависит от того, насколько она обеспечена соответствующими ресурсами. В значительной степени эти ресурсы связаны с проявлениями редкометального магматизма, то есть магматизма, способного в ходе эволюции расплавов накапливать редкие элементы и металлы вплоть до рудных концентраций. Фундаментальная значимость темы определяется необходимостью изучить и понять, где (в каких геологических структурах), когда (на каких этапах их развития) и почему (источники, обстановки формирования) зарождались редкометальные магмы и каковы были механизмы их эволюции, способствовавшие  концентрированию полезных элементов в магматическом процессе.

Работы по проекту будут вестись по следующим направлениям:

1. – определить  типы редкометальных магматических ассоциаций в структурах Восточно-Саянской зоны, зоны сочленения каледончких и герцинских структур Гобийского Алтая,  западной части Монголо-Охотского пояса.
2. -  провести геохронологические исследования «немых» в возрастном отношении редкометальных комплексов,
3. – оценить палеотектоническую позицию редкометального магматизма в структуре территорий,
4. – изучить состав источников редкометального магматизма и оценить геодинамический режим, способствующий зарождению редкометальных магм,
5. – реконструировать механизмы дифференциации магм, способствующие накоплению редких элементов металлов в магматическом процессе.

Изучение транспортных свойств стратегических и геохимически значимых элементов в гидротермальных флюидах, идентификация структур их комплексов и их термодинамическое описание в широком диапазоне температур, давлений и составов, характерном для гидротермального процесса.

Важная роль флюидных компонентов в образовании и эволюции глубинных пород и руд в настоящее время является общепризнанной. Данные природных наблюдений показывают, что флюидный режим является одним из основных факторов эволюции магматических и рудных систем в коровых условиях. В настоящее время эта область исследований находится в состоянии активного развития. При этом многие вопросы до сих пор остаются нерешенными. Особенно это касается количественных характеристик природных процессов переноса и отложения рудных компонентов гидротермальными флюидами. Значительное продвижение в этом направлении возможно при сочетании экспериментов с разработкой методов термодинамического описания объектов исследования. Такой комплексный подход позволит получить уникальные данные, необходимые для количественного моделирования природных магматических и рудных систем.

Проблема термодинамического описания форм переноса рудных элементов в природных гидротермальных растворах носит фундаментальный характер, а её решение позволит понять механизмы переноса и отложения этих элементов в реальных геологических обстановках и на этой основе строить адекватные термодинамические модели геохимических процессов рудоотложения. В настоящее время идёт интенсивный поиск решения этой проблемы. Основные усилия геохимического сообщества направлены на расширение температурного, барического и компонентного диапазона изучаемых водных флюидов, уточнение стехиометрии и констант устойчивости комплексов благородных металлов (Au, Ag, Pd, Pt и др.) и получение новых данных для ряда высокозарядных элементов, относящихся к разряду стратегических (Zr, Hf  и др.). Следует также подчеркнуть, что имеющиеся в настоящее время модели описания ограничены относительно высокоплотными флюидами (плотность водного растворителя > 0.35 г.см–3). В рамках предлагаемой тематики, кроме получения новых данных по константам устойчивости комплексов рудных элементов, планируется проведение экспериментов по поведению геохимически важных элементов в малоплотной области гидротермального флюида и на этой основе будет предложен подход для их описания в этой области.

Целью работы по теме является установление взаимосвязи между индикаторными характеристиками минералов (кристаллическими и агрегатными структурами, составом, парагенетическими ассоциациями), физико-химическими условиями, динамикой процессов и геологическими обстановками эндогенного и экзогенного минералообразования

Минералы и минеральные агрегаты, т.е. природный кристаллический материал, слагают значительную часть планеты и имеют первостепенное значение как для среды обитания человечества, так и в качестве источника жизненно необходимых материалов и металлов, в том числе критически важных для развития современных высоких технологий. Хотя изучение структурных особенностей, состава и парагенетических ассоциаций минералов проводится не первое столетие, бурное развитие высоких технологий в последние годы, с одной стороны, предлагает все более совершенные методы минералогических исследований, таких как электронная микроскопия, локальные и высокочувствительные методы анализа, системы компьютерного моделирования и др., а с другой стороны – существенно повышает спрос на отдельные виды минерального сырья, прежде всего металлов. Именно поэтому комплексные минералогические и смежные с ними исследования остаются весьма востребованными в наиболее развитых странах. Важнейшим фундаментальным направлением таких исследований является изучение закономерностей проявления индикаторных свойств минералов и их ассоциаций, а также соответствующая генетическая интерпретация. Результаты этих исследований имеют перспективу практического применения как для прогнозных оценок минеральных ресурсов, так и для технологий рационального использования последних.

Исследования проводятся по следующим направлениям:

Раздел 1. Кристаллические структуры и физические свойства минералов

Подраздел 1.1.Структурные дефекты и их распределение в природных кристаллах алмаза как индикаторы условий глубинного минералообразования. Исследование с использованием возможностей современного ИК-микроскопа.

Подраздел 1.2.Структурные характеристики минералов переходных и платиновых металлов. Первое изучение структур минералов промежуточного состава между PdBi, PdSb, PdTe и PdSn.

Подраздел 1.3.Экспериментальное исследование минералообразующих систем глинистых минералов. Получение новых данных по свойствам слоистых алюмосиликатов и их поведения в различных процессах

Раздел 2. Магматические и метаморфические ассоциации: распределение главных и примесных элементов, текстуры и структуры, условия образования

Подраздел 2.1. Индикаторные минеральные ассоциации из нижнекоровых горизонтов современных медленно-спрединговых хребтов. Малоизученные гибридные породы, вскрытые в тектонических окнах на дне океанов, позволят получить новые представления о дифференциации вещества в глобальной системе спрединговых хребтов

Подраздел 2.2. Анализ минеральных ассоциаций, форм нахождения благородных и редких металлов и условий их образования в магматогенных месторождениях. Отвечает современномууровню исследований минеральных форм металлов и их генезиса

Подраздел 2.3. Состав, ассоциации минералов и текстурно-структурные характеристики как индикаторы условий метаморфизма. Исследования будут проведены с применением современных аналитических методов и систем комплексных термодинамических расчетов.

Раздел 3. Анализ ассоциаций минералов цветных и благородных металлов, их зональности, распределения примесных элементов и условий образования в гидротермальных месторождениях разных геологических обстановок. Получение новых данных по корреляции состава, зональности и ассоциаций рудных и нерудных минералов позволит перейти на новый уровень понимания механизмов гидротермального рудоотложения

Раздел 4. Экзогенное минералообразование и свойства глинистых минералов

Установить ключевые факторы эндогенной и экзогенной природы, влияющие на продуктивность ураноносных минеральных систем ведущих типов (гранитоидный, вулканогенный, песчаниковый, несогласия) и их пространственно-временных сочетаний.

В настоящее время происходят знаковые изменения в алгоритме обоснования геологоразведочных работ (ГРР) на уран от «классической» описательной структурно-формационной классификации МАГАТЭ к геолого-генетическим моделям месторождений (моделям урановых минеральных систем) с акцентом на выявление состава и свойств рудоносных флюидов. Геолого-генетические модели, основанные на минерально-системном подходе в рамках парадигмы «источник → транспорт → отложение», открывают новую страницу в урановой геологии и создают новые перспективы в поисках и разведке минеральных ресурсов и воспроизводству минерально-сырьевой базы (МСБ) для ядерной энергетики России.

Балансовые запасы урана по состоянию на 01.01.2021 г. составляли 710,6 тыс. т. Они заключены в недрах 53 месторождений. Кроме того, на 7 объектах учтены только забалансовые запасы. Более половины (53,6%) запасов сосредоточено в Au-U рудах Эльконской группы месторождений в Республике Саха (Якутия). Содержание урана в них низкое (в среднем 0,15%), а высокая себестоимость добычи (130-260 долл./кг U) не позволяет ввести эти месторождения в отработку в настоящее время. Однако добыча может начаться при повышении цен на сырье и улучшении технологии переработки комплексных руд (Бортников и др., 2021).

Месторождения Стрельцовской группы (Забайкальский край) с Mo-U рудами в вулканитах заключают 13,7% запасов урана. В основном это низкокачественные руды с содержанием урана 0,033-0,208%. Экономически приемлемыми для освоения в современных условиях являются руды подготавливаемых к отработке месторождений Аргунское и Жерловое, в которых сосредоточено 40,9% запасов распределенного фонда (Государственный доклад…, 2021).

В Республике Бурятия, где сосредоточено около 5% российских запасов урана, расположены мелкие и средние по масштабу месторождения Хиагдинского рудного поля с бедными (среднее содержание урана 0,04 %) рудами песчаникового типа. Руды пригодны для добычи методом скважинного подземного выщелачивания (СПВ) и район имеет значительные перспективы по увеличению ресурсного потенциала.

Одно из ключевых направлений решения задачи поиска путей для устойчивого воспроизводства МСБ ядерной отрасли – определение эндогенных и экзогенных факторов, влияющих на продуктивность ураноносных минеральных систем. Методология минеральных систем успешно реализуется при анализе условий формирования рудных месторождений различных генетических типов. В приложении к металлогении урана она была сформулирована в  для группировки урановых месторождений по параметрам, которые подчеркивают общие черты в процессах их формирования с особым вниманием к условиям транспорта урана водными флюидами.

Наряду с этим практика применения минерально-системного подхода показала, что одной из нерешенных фундаментальных проблем уранового рудообразования является часто наблюдаемое в ураноносных минеральных системах смешение рудообразующих флюидов магматогенной, метаморфогенной и метеорной природы (Descriptiveuranium…, 2020). Так, например, в формировании крупнотоннажных месторождений вулканогенного типа, относимых к системам, связанным с магматизмом, принимают участие не только магматические и магмато-гидротермальные флюиды, но также метеорные и морские воды (Skirrowetal., 2009). Это «роднит» ураноносные вулканогенные минеральные системы (магматогенные) с осадочными и приповерхностными системами, включающими калькреты, месторождения песчаникового типа и типа структурных несогласий.

Наш подход к решению проблемы продуктивности ураноносных минеральных систем конвенциональных для МСБ России (вулканогенный (связанный с магматизмом) и песчаниковый) и нетрадиционного (древних стратиграфических несогласий) типов состоит в реконструкции пространственно-временных сочетаний и солидарного проявления эндогенных и экзогенных факторов рудогенеза.

Ядерная энергетика – это низко-углеродная технология постоянной генерации тепловой и электрической энергии, что определяет ее важную роль в снижении эмиссии парниковых газов. В ядерном топливном цикле образуются высокорадиоактивные материалы – отработанное ядерное топливо (ОЯТ) и радиоактивные отходы (РАО) его переработки, в том числе наиболее опасные, высокоактивные отходы (ВАО), содержащие долгоживущие актиниды. В нашей стране ВАО переводят в твердые формы (Na-Al-P стекла), с 1987 г изготовлено около 8000 т высокоактивной стекломатрицы, что составляет 70% вместимости планируемого хранилища в Красноярском крае. Низкое содержание отходов (3–5 масс.%) – недостаток Al-P стекла, что делает актуальным поиск новых матриц для ВАО. В ближайшие 3–5 лет на заводе РТ-1 (ПО «Маяк», Челябинская область) и новом комплексе (ОДЦ, РТ-2) в Красноярском крае предполагается использование B-Si стекол, содержащих до 20 масс.% ВАО. Такие стекла будут применять для изоляции продуктов деления в проекте «Прорыв» и для иммобилизации РАО от регенерации урана – продукта переработки ОЯТ.

Матрица должна обладать необходимыми химическими (емкость, устойчивость к радиации и коррозии), физическими (прочность, плотность, теплопроводность и др.) и технологическими свойствами. Их выбор основан на ряде критериев: высокая загрузка отходами; радиационная устойчивость; минимальное образование второстепенных фаз, ухудшающих свойства матрицы; высокая коррозионная устойчивость; наличие природных аналогов, устойчивых к взаимодействию с подземными водами. Одно из требований к матрице ВАО состоит в реальности изготовления на основе имеющихся технологий.

Для размещения высокорадиоактивных отходов планируется создать федеральный пункт глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО) на участке Енисейский Нижнеканского массива (Красноярский край). Основной механизм загрязнения геосферы обусловлен выносом радионуклидов из ПГЗРО подземными водами. Значительная часть долгоживущих актинидов поступает в воды в подвижной коллоидной форме. Разработка теории, позволяющей оценить степень задержки коллоидов радионуклидов, актуальная задача, имеющая практическое значение.

Для социально-экономического освоения арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ) необходимы обоснованные и надежные данные о состоянии и эволюции компонентов арктических экосистем. В силу слабой изученности миграции радиоактивных и стабильных загрязнителей в ландшафтно-геохимических структурах элементарных и каскадных систем, приоритетной задачей научных исследований по теме НИР является экологический мониторинг арктических территорий.

Направления исследований:

• Эффективное обращение с радионуклидами замкнутого ядерного топливного цикла в целях устойчивого развития ядерной энергетики.
• Разработка методологии выбора форм (матриц) для изоляции и захоронения актинидных отходов, определение оптимальных технологий промышленного изготовления таких материалов.
• Оценка влияния тепловыделения при распаде радионуклидов на безопасность захоронения актинидных отходов.
• Теоретическая модель задержки коллоидных форм радионуклидов в породах при переносе из пункта глубинного захоронения радиоактивных отходов (ПГЗРО) подземными водами.
• Методология учета и обращения с геологическими неопределенностями при решении задач захоронения радиоактивных отходов на примере хранилища «Енисейский» (Красноярский край).
• Создание методологии для оценки современного радиационно-экологического состояния морских арктических экосистем и сопряженных с ними территорий с целью прогноза ключевых эволюционных процессов во времени и в пространстве.
• Фундаментальные закономерности миграции и аккумуляции радиоактивных и стабильных загрязнителей в каскадных ландшафтно-геохимических системах арктических территорий России. Оценка химического и радиационного загрязнения наземных ландшафтов Арктики.

Цели НИР заключаются в: а) получении данных о вариациях содержаний радиогенных, радиоактивных и стабильных изотопов, характеризующих состояние соответствующих изотопных систем в породах, рудах, минералах и природных водах; б) определении возраста процессов формирования и преобразования руд и горных пород;  в) определении условий формирования горных пород, руд, флюидов и природных вод, в том числе вод мирового океана; г) установлении источников вещества и особенностей его транспорта в ходе эндогенных и экзогенных процессов; д) развитии методов изотопной геохимии и геохронологии. В качестве общего методического подхода используется методы изотопной геохимии и геохронологии, которые в своем практическом приложении обеспечивают эффективное решение перечисленных выше фундаментальных проблем современной геологии и других направлений наук о Земле.

В число объектов исследования в рамках предлагаемой НИР входят важнейшие промышленные рудные месторождения. Получение о них новых знаний, среди которых данные изотопной геохимии и геохронологии в современной системе наук о Земле играет важную роль, является основанием для разработки критериев поиска и оценки ресурсов стратегических металлов.

Динамичное развитие методов изотопной геологии в последние 40 лет, сопровождаемое получением систематических изотопно-геохронологических и изотопно-геохимических характеристик различных земных образований и метеоритов, сделало изотопную геологию базисным направлением исследований для стратиграфии, геодинамики, металлогении, петрологии, минералогии, океанологии, геоэкологии. Данные изотопно-геологических исследований с использованием изотопных систем радиоактивных, радиогенных и стабильных изотопов играют важную, часто ключевую роль в решении широкого круга фундаментальных проблем и прикладных задач наук о Земле. К ним относятся: расшифровка ранней истории Земли, решение петрологических задач, изучение эволюции магматизма и рудообразования во времени, источников вещества магм и рудообразующих флюидов, природы месторождений-гигантов, геохронология осадочных бассейнов, а также установление условий осадконакопления и источников сноса, хронология извержений молодых и новейших континентальных вулканов. Изотопная геохимия легких элементов (H, C, O, S) играет ведущую роль в  изучении Мирового океана, прежде всего, динамики океанских течений и водных масс, формирующих современные климатические условия Земли, которые особо актуальны для мониторинга состояния экосистем и процессов атлантификации, активно протекающих в Арктическом регионе.

Исследования будут проводиться по следующим направлениям:

Раздел №1 темы: Системы радиоактивных и радиогенных изотопов (U-Pb, 238U-235U, 238U-234U, Rb-Sr, Sm-Nd) и изучение хронологии и источников вещества месторождений стратегических металлов.

Раздел №2 темы: Региональные и локальные вариации изотопного состава свинца рудных месторождений в металлогенических провинциях России и сопредельных территорий Евразии по данным высокоточного MC-ICP-MS изотопного анализа. Мантийные и коровые источники металлов, связь свинцово-изотопных характеристик с геологическим строением и тектоническим развитием регионов.

Раздел №3 темы: Изотопная геохронология, периодизация катастрофических извержений и источники магм новейшего неоген-четвертичного этапа вулканизма в Евразии (Россия и сопредельные территории). Радиогенных аргон в молодых (<2 млн. лет) вулканитах.

Раздел №4 темы: Фракционирование стабильных изотопов легких элементов (O, H, C, S) в природных и экспериментальных условиях: приложение к изучению формирования магматических пород, рудообразующих флюидных систем и взаимодействия флюид-порода.

Раздел №5 темы: Поведение стабильных изотопов легких элементов (O, H, C) при трансформации изотопного и солевого состава вод морей Российской Арктики, вызванной взаимодействием с атмосферой, континентальным стоком и формированием–таянием морского льда.

Основная цель работ – оценка металлогенического потенциала рудообразующих систем месторождений стратегических и высокотехнологичных металлов Дальнего Востока и Арктической зоны РФ на основе комплексного геоинформационного анализа с использованием новейших подходов и технологий.

Актуальность работ определяется тем, что ускоренное развитие экономического потенциала страны, в том числе в горнодобывающей промышленности, происходит на фоне исчерпания легко отрабатываемых и вскрываемых ресурсов. Современный этап развития минерально-сырьевой базы (МСБ) страны ставит задачу создания согласованных геолого-генетических моделей и выявления геодинамического контекста формирования изучаемых месторождений полезных ископаемых для высокотехнологичных отраслей производства. В связи с этим существует необходимость в получении новых данных и выявлении закономерностей локализации месторождений стратегического сырья с применением современных технологий, таких как нейросетевой анализ и современные методы обработки данных дистанционного зондирования (ДЗЗ).

Разработка и комплексный анализ пространственных данных (цифровые модели рельефа, оптические и радиолокационные данные дистанционного зондирования Земли, геофизические поля, тектонические структуры, литостратиграфия, геохимия, минералогия и т.д.) позволяет получить информацию о размещении рудного объекта в пределах геоблока и использовать эти данные для прогнозно-поисковой оценки и определения направлений геологоразведочных работ. Применение современных геоинформационных систем и технологий, а также новейших методов пространственного анализа позволяютс высокой вероятностью выявлять рудоносные комплексы и структуры, анализировать палео- и неотектонические деформации земной коры, устанавливать закономерности размещения рудных объектов и их минералого-геохимические черты, а также создавать пространственно-временные модели геологических процессов и явлений, значимых для прогноза локализации месторождений полезных ископаемых.

В процессе выполнения работ будет решаться ряд задач:

• Разработка прогнозной схемы распределения рудообразующих систем месторождений стратегических металлов на основе нейросетевых технологий.
• Комплексный геоинформационный анализ признаков локализации рудообразующих систем месторождений стратегических металлов в зависимости от геодинамического режима их формирования. Полученная информация ляжет в основу создания разномасштабных прогнозных моделей.
• Создание детальных прогнозных схем минерализации перспективных участков на основе геолого-геоморфологического анализа данных беспилотной аэросъёмки создать.

В результате работ будут уточнены геолого-геофизические и минералого-геохимические данные, необходимые для постановки прогнозно-минерагенических исследований на стратегические металлы в пределах Приаргунской структурно-формационной зоны.