№4 от 25.04.11
Последнее изменение: 06/09/2012 17:22:32 УЧРЕЖДЕНИЕ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК
ИНСТИТУТ ВУЛКАНОЛОГИИ И СЕЙСМОЛОГИИ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ РАН
ПРОТОКОЛ № 4
заседания Ученого совета
Института вулканологии и сейсмологии ДВО РАН
от 25 апреля 2011 г. г. Петропавловск-Камчатский
Утвержденный состав Ученого совета: 23 человека
Зам. председателя: д.г.-м.н. Н.И. Селиверстов
Секретарь: к.г.-м.н. Е.Н. Гриб
Присутствовало:
членов Совета – 12 чел.:
д.ф.-м.н. А.В.Викулин, д.ф.-м.н. А.А. Гусев, к.г.-м.н. И.Ф.Делемень, к.т.н. В.А.Дрознин, к.г.-м.н. Е.Г.Калачева, д.г.-м.н. А.В.Колосков, к.т.н. М.А.Магуськин, д.г.-м.н. И.В. Мелекесцев, д.г.-м.н. С.Н.Рычагов, к.ф.-м.н. С.Б.Самойленко, д.г.-м.н. Н.И. Селиверстов, Д.В.Мельников.
ПОВЕСТКА ДНЯ
Утверждение отзыва ведущей организации на диссертацию А.И. Малышева «Газовый фактор в эндогенных процессах», представленную на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук по специальности 25.00.04 – петрология, вулканология.
СЛУШАЛИ: сообщение и.о. ученого секретаря ИВиС ДВО РАН Е.Н. Гриб о том, что ИВиС ДВО РАН назначен ведущей организацией по диссертации А.И. Малышева «Газовый фактор в эндогенных процессах», представленной на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук по специальности 25.00.04 – петрология, вулканология. На диссертацию подготовлен отзыв, который написали доктор геолого-минералогических наук Г.А. Карпов, доктор геолого-минералогических наук А.В. Колосков, доктор геолого-минералогических наук Ю.Б. Слезин и кандидат физико-математических наук С.Б. Самойленко.
В отзыве отмечено, что диссертация А.И. Малышева представляет собой большую работу общим объемом 480 стр. и включает 243 рис., 18 таблиц и список цитируемой литературы из 538 источников. Работа посвящена проблемам динамики вулканических и магматических процессов, эволюции глубинных флюидов, их участию в формировании сульфидных руд. В работе рассматривается динамика извержений (на примере вулкана Безымянный, Ключевская группа вулканов, Северная Камчатка). На основе большого описательного материала и личных наблюдений построены динамические модели вулканического и магматического процессов. Представляет большой интерес концепция автора о «серном перехвате» для различных глубинных условий, претендующая на роль новой теории магматического рудообразования. Диссертантом выполнены обобщающие исследования для понимания роли эндогенных флюидов в формировании магматических рудных месторождений.
По мнению рецензентов А.И. Малышев выделил и обосновал 4 типа газоотделения и освобождения энергии сжатых газов на вулкане Безымянный: 1 - непрерывный, обеспечивающий фумарольную деятельность; 2 - выделение и спокойное расширение летучих в магме, приводящее к сравнительно спокойным экструзивным, экструзивно- эффузивным или эффузивным извержениям; 3 - автоэксплозивную, т.е. лавинообразную дегазацию ювенильного материала, что соответствует более высокому уровню активности вулкана; 4 - спровоцированную автоэксплозивность. Несмотря на очевидность заключений, такая градация может быть полезной для описательной вулканологии. Ценным в работе представляется чрезвычайно детальное описание развития во времени процесса экструзивного извержения вулкана Безымянного с 1980 по 1987 г.г.
Но, как отмечают рецензенты, качество анализа литературных данных с описаниями других стадий извержения этого вулкана и механизма генерации различных фаций соответствующих отложений вызывает большие сомнения. Автор, например, полностью игнорировал такую существенную стадию извержения, как плинианскую, давшую объемы тефры и пирокластических потоков, превосходящие весь объем лав купола, выдавливавшегося в течение многих лет. Представляется недостаточно обоснованным распространение автором эмпирических закономерностей, найденных в результате детального наблюдения роста экструзии в течение ограниченного отрезка времени, на все остальные, качественно иные стадии извержения и эруптивной истории вулкана.
Во второй части диссертации «Динамическая модель вулканического процесса» А.И. Малышев конкретизирует свой подход к построению модели, объясняя, что он понимает под моделированием: «изучение процесса эволюции материальных объектов, с акцентом на выявление движущих сил этой эволюции». Он подчеркивает, что в основе его модели лежат эмпирические исследования, собственные наблюдения, позволившие ему выявить определенные закономерности процесса извержения вулкана Безымянный. Так, он обнаружил полицикличность вулканической активности вулкана, являющуюся, по мнению диссертанта, следствием полицикличности дегазационных процессов. Нами усматривается элемент новизны только в интерпретации событий.
Существенные замечания вызывает предположение диссертанта о доминирующей роли диффузии в транспорте летучих. Диссертант приводит свое определение «флюидного потока», под которым он понимает «перемещение летучих соединений в эндогенных условиях, которое может осуществляться как путем молекулярной диффузии этих соединений, так и посредством миграции мобильных газовых и газово-жидких обособлений». И поясняет, что «миграция газовой фазы эндогенных флюидов осуществляется и путем прямой молекулярной диффузии сквозь растворы, расплавы и кристаллическую решетку минералов горных пород». Некоторые материалы этой части можно было бы принять, но опять-таки диссертант много слов тратит на общие положения и не опирается на результаты экспериментальных исследований (флюидной проницаемости пород земной коры посвящены работы В.А. Жарикова, В.М. Шмонова, Ф.А. Летникова и многих других исследователей).
На основе предположения о доминирующей роли диффузии в транспорте летучих в теле Земли автором диссертации делаются фундаментальные выводы, охватывающие как локальные аспекты (вулканические извержения), так и глобальные (динамика в масштабах планеты). Предпринята попытка формализовать понятие «флюид» и свести его к «газовой» фазе, как к «молекулярным образованиям, не образующим устойчивых межмолекулярных связей ни между собой, ни с вмещающими породами» (с. 298). Этот молекулярно-кинетический подход, требующий должной количественной проработки, может помочь прояснить механизм транспорта летучих и упорядочить терминологию. Однако нельзя противопоставлять молекулярно-кинетическую модель её термодинамическому обобщению, особенно, когда речь идёт о макромасштабах (тем более, планетарных). Только термодинамический подход может позволить получить количественные оценки энергетического эффекта миграции «газовой составляющей».
К недостаткам всей второй части работы необходимо отнести отсутствие каких-либо количественных характеристик: порядков коэффициента диффузии для горных пород и их расплавов, зависимости коэффициента диффузии от температуры и давления, и т. п.. Без этого невозможно сделать оценку характерных скоростей и пространственных масштабов диффузионного процесса. Такие данные и соответствующие оценки приводятся в мировой литературе (см. E.B. Watson, E.F. Baxter. Diffusion in solid-Earth systems // Earth and Planetary Science letters 253 (2007) и библиографию к ней). Коэффициент диффузии в силикатных расплавах при температурах порядка 1000ºС не превышает 10-10 м2/сек. Это означает, что диффузионные процессы будут оказывать существенное влияние в расчете: сотни метров - за 1 млн. лет и около 1 км за миллиард лет. Существенно большие значения коэффициента диффузии наблюдаются в водных флюидах, находящихся в сверхкритическом состоянии: при температурах порядка 1000ºС они имеют порядок 10-5 м2/сек, это соответствует переносу вещества на первые километры за десятки тысяч лет. В планетарном масштабе такая диффузия может играть заметную роль: тысяча километров за миллиард лет. Однако, в любом случае, диффузионный перенос несоизмеримо более медленный процесс по сравнению с конвективным переносом и не может играть такой большой роли, какую ему приписывает автор диссертации.
Столь же уязвимыми представляются объяснения автора энергетического эффекта диффузии «газовой составляющей» (стр. 293). Скорость диффузии в силикатных расплавах существенно меньше скорости кондуктивной теплопередачи (отношение коэффициентов температуропроводности и диффузии составляет для них три-четыре порядка - см. работу: Лебедев Е.Б., Хитаров Н.И. Физические свойства магматических расплавов. М.: Наука, 1979, 200 с.). Следовательно, тепло, выделяющееся при диффузионной дифференциации вещества будет отводиться и рассеиваться в среде и не сможет вызвать локализации теплового потока. Таким образом, предложенная в работе динамическая модель магматического процесса требует более существенного обоснования, так как изложенная качественная модель не соответствует известным количественным оценкам. Существуют и качественные несоответствия в модели автора: каким образом процесс диффузии – необратимый релаксационный процесс – будучи движущей силой «магматического процесса», приводит к «полицикличности» и «автоколебаниям» (стр. 296) ? Автор указывает на наличие положительных и отрицательных обратных связей («лавиноообразности»), имеющих место в механизме извержений (раздел «Количественный аспект» второй части) и приводит уравнения (стр. 272, 273), призванные описать эти обратные связи. Однако, нигде не говорится о природе этих обратных связей, о порядке коэффициентов k, α и λ, встречающихся в уравнении. Без этого, приведённые уравнения не могут считаться математической моделью, а являются лишь эмпирически полученной аппроксимацией наблюдений. Кроме того, автору следует объяснить используемую им терминологию («самоупорядочивание», «саморазвитие», «лавинообразность», «автоколебания с бесконечным числом собственных частот», «саморазворачивающаяся пружина») и привести ее в соответствие с общепринятой в теории динамических систем, или дать каждому термину исчерпывающее и корректное определение.
В диссертационной работе А.И. Малышева весьма привлекательно звучит тезис о том, что «газовый фактор имеет ключевое значение вулканогенного петрогенеза…». Действительно, как объяснить эволюцию интенсивно дифференцированных составов субафировых или афировых вулканических пород, практически лишенных вкрапленников ? Либо процессами смешения расплавов, либо некоторым загадочным процессом флюидно-магматической дифференциации. Для этого, к примеру, можно сравнить составы пород и минералов, а также соответствующие тренды двух систем: «сухой» и «мокрой» - флюидно-насыщенной и попытаться найти различия, которые при прочих равных условиях свидетельствовали бы о влиянии газового «флюидного ?» фактора. К сожалению, ничего этого в работе А.И. Малышева нет. Соискатель пытается сопоставить особенности вещественного состава одного, пусть даже флюидонасыщенного вулкана, с динамикой его извержений, но делается это своеобразным способом. Даже в разделе: «Газовый фактор в изменчивости химического состава вулканитов» нет ни одной таблицы этих химических составов, а в разделе: «Газовый фактор в изменчивости минерального состава вулканитов» мы также не находим этих составов. Имеющиеся ссылки на работы предшественников могли бы что-нибудь прояснить, но для этого нужно читать работы других авторов, но не рецензируемую рукопись А.И. Малышева. Весьма здраво звучит предположение соискателя относительно синхронной изменчивости состава вулканических газов. Можно было бы к этому добавить и степень изменчивости той элементарной нагрузки (флюидомобильных компонентов), которую несет газовая фаза. Но подтверждения этому тезису также не находится, отсутствуют таблицы с анализами состава газов, а ссылки на работы предшественников опять уводят нас к первоисточникам. Таким образом, хорошо сформулированное первое защищаемое положение, к большому сожалению, остается незащищенным.
Представляют интерес теоретические выкладки диссертанта о «кислотной волне», которая возникает при входе эндогенного флюида в область зон водной отгонки. Объяснение на этой основе особенностей зоны окисления Гайского месторождения вполне обосновано. Заслуживают также внимания материалы и оригинальные выводы диссертанта о «серном перехвате» и «серной отгонке», играющих, по его заключению, ведущую роль в процессах рудообразования. Эта часть диссертации достаточно полно опубликована автором, но выдвигаемые им идеи еще не утвердились в геологии. Концепция «серного перехвата» весьма наглядна, но, по-видимому, не имеет столь универсального характера и не объясняет всего разнообразия условий магматических рудообразующих процессов, как это представляется диссертанту. К тому же, сам диссертант пишет, что предложенные им РТ-диаграммы состояния флюида в достаточной степени условны и информативны лишь в предположении о линейном профиле рассматриваемой трассы РТ- эволюции флюида.В отзыве не рассматриваются концепции диссертанта о естественном углеводородном синтезе (ЕУС) – как факторе зарождения планетарной жизни. Это выходит за рамки нашей компетенции. По-видимому, предложенные диссертантом концепции необходимо воспринимать как первые шаги в направлении установления генетических связей процессов трансформации состояний серы и рудо-магмообразования.
В целом, рецензенты констатируют следующее. Диссертационная работа А.И. Малышева «Газовый фактор в эндогенных процессах» представляет несомненный научный и практический интерес, как научное обобщение в области исследования динамики вулканических, магматических и рудообразующих процессов. Работа богато иллюстрирована (часто – излишне), многие положения базируются на собственном эмпирическом материале, основные тезисы автора опубликованы. Вместе с тем, автор увлекается многословным качественным описанием процессов, все основные положения работы не аргументированы количественными данными, вызывает сомнение правомерность сделанных диссертантом выводов. Защищаемые положения (частично, кроме первого) требуют пересмотра, а диссертационная работа нуждается в существенной переработке для представления ее по специальности «петрология, вулканология». Таким образом, мы вынуждены заключить, что диссертационная работа А.И. Малышева «Газовый фактор в эндогенных процессах» не соответствует требованиям, предъявляемым ВАК к докторским диссертациям, а ее автор не заслуживает присвоения ему искомой степени доктора геолого-минералогических наук по специальности 25.00.04 – петрология, вулканология.
ПОСТАНОВИЛИ (единогласно): утвердить отзыв, который написали д.г.-м.н. Г.А. Карпов, д.г.-м.н. А.В. Колосков, д.г.-м.н. Ю.Б. Слезин и к.ф.-м.н. С.Б. Самойленко, в качестве официального отзыва ИВиС ДВО РАН, который назначен ведущей организацией по диссертации А.И. Малышева «Газовый фактор в эндогенных процессах», представленной на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук по специальности 25.00.04 – петрология, вулканология.
Зам. председателя Ученого совета ИВиС ДВО РАН.
д.г.м.н Н.И.Селиверстов И.о секретаря Ученого совета ИВиС ДВО РАН к.г.-м.н. Е.Н. Гриб