Записки горного института, 2024, № 1

На обложке экспонат Горного музея – микроклин (амазонит). Выколок из крупного кристалла 
ярко-зеленого цвета, имеет пертитовый рисунок – закономерное срастание зеленого 
микроклина с белым альбитом. Считается, что лучший в мире по красоте и сочности окраски 
амазонит находят на возвышенности Кейвы, Кольский полуостров.

Горный музей – третья в мире по величине естественно-научная экспозиция, имеет более 
230 тысяч экспонатов, среди которых драгоценные металлы и камни, уникальные коллекции 
минералов, руд, горных пород, палеонтологических остатков, метеоритов, собрание 
моделей и макетов горной и горнозаводской техники, изделия камнерезного и ювелирного 
искусства.

Научный журнал «Записки Горного института» с 1907 года издается Санкт-Петербургским горным университетом императрицы 
Екатерины II – первым высшим техническим учебным заведением России, основанным в 1773  году Указом Екатерины  II как 
воплощение идей Петра  I и М.В.Ломоносова о подготовке инженеров для развития горнозаводского дела.  

На базе Санкт-Петербургского горного университета императрицы  
Екатерины II работает Международный центр компетенций  
в горнотехническом образовании под эгидой ЮНЕСКО, способствующий активному взаимодействию журнала с международным научным сообществом.

Цель журнала – создание информационного пространства,  
в котором отечественные и зарубежные ученые смогут представить результаты теоретических и эмпирических исследований, посвященных проблемам минерально-сырьевого комплекса. 
Журнал привлекает ведущих специалистов к публикации научных статей и содействует их продвижению в международное 
научное пространство. 

Публикуемые статьи освещают вопросы геологии, геотехнологии и инженерной геологии, горного и нефтегазового дела, 
обогащения, энергетики, геоэкологии и безопасности жизнедеятельности, экономики сырьевых отраслей. 

Журнал индексируется Scopus (Q1), Web of Science Core 
Collection (ESCI), DOAJ Seal, RSCI, GeoRef, Google Scholar, 
РИНЦ, входит в белый список Министерства образования и науки 
РФ, приравнен к журналам из перечня ВАК категории К1.

Журнал выходит 6 раз в год. Средний срок до первого решения –  
1 месяц.

Статьи публикуются на безвозмездной основе. Перевод предос- 
тавляется автором. 

Санкт-Петербургский

горный университетет

Санкт-Петербургский

горный университетет

императрицы Екатерины II

Международный 

центр компетенций

в горнотехническом 

образовании

под эгидой ЮНЕСКО
Записки Горного института

–

ГЛАВНЫЙ РЕДАКТОР
В.С.Литвиненко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, ректор 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)

ЗАМЕСТИТЕЛЬ ГЛАВНОГО РЕДАКТОРА
С.Г.Скублов, д-р геол.-минерал. наук, профессор, член Российского минералогического общества, эксперт Российского научного фонда и РАН (Санкт-Петербургский 
горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 

ОТВЕТСТВЕННЫЙ СЕКРЕТАРЬ
С.В.Синявина, канд. техн. наук, директор издательского дома «Записки Горного института» (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II,
Санкт-Петербург, Россия)

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ

О.Е.Аксютин, д-р техн. наук, чл.-кор. РАН, член правления, начальник департамента (ПАО «Газпром», Москва, Россия)
А.А.Барях, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, директор (Пермский федеральный исследовательский центр УрО РАН, Пермь, Россия)
В.Н.Бричкин, д-р техн. наук, профессор, проректор по подготовке научных кадров (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
С.Г.Гендлер, д-р техн. наук, профессор, академик РАЕН, зав. кафедрой безопасности производств (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
О.М.Ермилов, д-р техн. наук, профессор, академик РАН, РАГН, зам. главного инженера по науке (ООО «Газпром добыча Надым» ПАО «Газпром», Надым, Россия)
В.П.Зубов, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой разработки месторождений полезных ископаемых (Санкт-Петербургский горный университет императрицы 
Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Г.Б.Клейнер, д-р экон. наук, профессор, чл.-кор. РАН, заместитель директора (Центральный экономико-математический институт РАН, Москва, Россия)
А.В.Козлов, д-р геол.-минерал. наук, член Российского минералогического общества, зав. кафедрой геологии и разведки месторождений полезных ископаемых 
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Ю.Б.Марин, д-р геол.-минерал. наук, профессор, чл.-кор. РАН, почетный президент (Российское минералогическое общество, Санкт-Петербург, Россия)
В.А.Моренов, канд. техн. наук, доцент (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
М.А.Пашкевич, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой геоэкологии (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
Т.В.Пономаренко, д-р экон. наук, профессор (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
О.М.Прищепа, д-р геол.-минерал. наук, академик РАЕН, зав. кафедрой геологии нефти и газа (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
А.Г.Протосеня, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой строительства горных предприятий и подземных сооружений (Санкт-Петербургский горный университет
императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
В.Е.Сомов, д-р экон. наук, канд. техн. наук, академик РАЕН, директор (ООО «Кинеф», Кириши, Россия)
А.А.Тронин, д-р геол.-минерал. наук, директор (Санкт-Петербургский научно-исследовательский центр экологической безопасности РАН, Санкт-Петербург, Россия)
В.Л.Трушко, д-р техн. наук, профессор, академик Международной академии наук высшей школы, РАЕН, РАГН, МАНЭБ, зав. кафедрой механики
(Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия) 
П.С.Цветков, канд. экон. наук, начальник управления по публикационной деятельности (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
А.Е.Череповицын, д-р экон. наук, профессор, зав. кафедрой экономики, организации и управления (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, 
Санкт-Петербург, Россия)
Я.Э.Шклярский, д-р техн. наук, профессор, зав. кафедрой общей электротехники (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, 
Россия)
В.А.Шпенст, д-р техн. наук, профессор, декан энергетического факультета (Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины II, Санкт-Петербург, Россия)
Олег Анцуткин, профессор (Технологический университет, Лулео, Швеция)
Габриэль Вейсс, д-р наук, профессор, проректор по научной и исследовательской деятельности (Технический университет, Кошице, Словакия)
Хал Гургенчи, профессор (Школа горного машиностроения Квинслендского университета, Брисбен, Австралия)
Эдвин Кроке, д-р наук, профессор (Институт неорганической химии Фрайбергской горной академии, Фрайберг, Германия)
Чжоу Фубао, д-р наук, профессор, вице-президент (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай)
Чжао Юэмин, д-р наук, профессор, директор научного комитета (Китайский горно-технологический университет, Пекин, Китай)

Разделы

•Геология  •Геотехнология и инженерная геология
•Экономика сырьевых отраслей    •Энергетика

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ • 2024

У ч р е д и т е л ь  С а н к т - П е т е р б у р г с к и й  г о р н ы й  у н и в е р с и т е т и м п е р а т р и ц ы  Е к а т е р и н ы  I I

Свидетельство о регистрации ПИ № ФС77-70453 от 20.07.2017
Лицензия ИД № 06517 от 09.01.02

Редакция: начальник РИЦ В.Л.Лебедев, редакторы Е.С.Дрибинская, М.Г.Хачирова, Л.В.Набиева

Компьютерная верстка Н.Н.Седых, В.И.Каширина, Е.А.Головинская 

Издается с 1907 года

ISSN 2411-3336

е-ISSN 2541-9404

Адрес учредителя и редакции: 21-я линия, 2, Санкт-Петербург, Россия, 199106
Тел. +7 (812) 328-8416;        факс +7 (812) 327-7359; 
Е-mail: pmi@spmi.ru
Сайт журнала: pmi.spmi.ru

 Санкт-Петербургский горный университет
императрицы Екатерины II, 2024
Подписано к печати 29.02.2024. Формат 60  84/8. Уч.-изд.л. 40.
Тираж 300 экз. Заказ 83. Отпечатано в РИЦ СПГУ.
Цена свободная.

ЗАПИСКИ
ГОРНОГО
ИНСТИТУТА

РЕЦЕНЗИРУЕМЫЙ
НАУЧНЫЙ ЖУРНАЛ
Том 265

Записки Горного института. 2024. Т. 265
Содержание

2

СОДЕРЖАНИЕ

Геология

Крылов Д.П., Климова Е.В. Происхождение карбонатно-силикатных пород Порьей губы

(Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс) по результатам анализа стабильных изотопов
(δ18O, δ13C) ..........................................................................................................................................
3

Суханова К.Г. Редкие элементы в силикатных минералах метеорита Бородино (Н5) ....................
16

Геотехнология и инженерная геология

Буй Тхи Хонг Тхам, Фи Чыонг Тхань. Определение точности нивелирных ходов по данным 

ГНСС/нивелирования и гравитационной модели Земли SGG-UGM-2 в некоторых типичных районах 
Вьетнама...........................................................................................................................................................
34

Букаса П.М., Машингаидзе М.М., Симасику С.Л. Влияние углекислого газа на основные гео
технические критерии качества и стоимость приготовления закладки из цементной пасты...................
45

Галкин С.В., Рожкова Ю.А. Анализ опыта применения предварительно сшитых полимерных 

гелей при разработке высокообводненных эксплуатационных объектов в условиях низкотемпературных нефтяных пластов ....................................................................................................................................
55

Кондратьев С.А., Хамзина Т.А. Повышение качества концентрата во флотационном обогаще
нии низкосортного угля ..................................................................................................................................
65

Лягов И.А., Лягов А.В., Исангулов Д.Р., Лягова А.А. Выбор необходимого количества промы
вочных переводников в специальной компоновке и исследование их работы при бурении радиальноразветвленных каналов секционными винтовыми двигателями.................................................................
78

Максимов А.Л., Ишков А.Г., Пименов А.А., Романов К.В., Михайлов А.М., Колошкин Е.А.

Физико-химические аспекты и углеродный след получения водорода из воды и углеводородов..........
87

Митрофанова Г.В., Черноусенко Е.В., Артемьев А.В., Поспелова Ю.П., Смирнова Н.А., 

Бармин И.С. Исследование свойств и действия полиэлектролитов при очистке сливов обогатительной фабрики.....................................................................................................................................................
95

Нандиянто Асеп Б.Д., Нуграха Вилли К., Юстиа Интан, Рагадхита Ристи, Фиандини 

Мелли, Мейринавати Ханни, Вулан Диана Р. Изотерма и кинетическая адсорбция частиц рисовой 
шелухи как модельного адсорбента для решения проблем устойчивой добычи золота в результате 
выщелачивания ртути......................................................................................................................................
104

Пшенин В.В., Закирова Г.С. Повышение эффективности систем улавливания паров нефти при 

товарно-транспортных операциях на нефтеналивных терминалах ............................................................
121

Размахнин К.К., Хатькова А.Н., Шумилова Л.В. Повышение качества цеолитсодержащих по
род Восточного Забайкалья на основе применения направленных энергетических воздействий...........
129

Томский К.О., Иванова М.С. Оптимизация расположения многозабойной скважины в тонкой 

нефтяной оторочке, осложненной наличием обширной газовой шапки....................................................
140

Шулаев Н.С., Кадыров Р.Р., Пряничникова В.В. Комбинированный метод фиторемедиации 

и электрообработки для очистки загрязненных территорий нефтяного комплекса .................................
147

Энергетика

Кризский В.Н., Косарев О.В., Александров П.Н., Лунтовская Я.А. Математическое моделиро
вание электрического поля внутритрубного диагностического зонда катодно-поляризуемого трубопровода .............................................................................................................................................................
156

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15

© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

3

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

 
 
 
 
 
 

Научная статья  

 

Происхождение карбонатно-силикатных пород Порьей губы  

(Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс) по результатам  

анализа стабильных изотопов (δ18O, δ13C) 

 

Д.П.КРЫЛОВ, Е.В.КЛИМОВА  
Институт геологии и геохронологии докембрия РАН, Санкт-Петербург, Россия 

 
 

Как цитировать эту статью: Крылов Д.П., Климова Е.В. Происхождение карбонатно-силикатных пород  
Порьей губы (Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс) по результатам анализа стабильных изотопов  
(δ18O, δ13C) // Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15. EDN GISHQG 

 

Аннотация. В составе гранулитов Порьей губы Лапландско-Колвицкого пояса Фенноскандинавского щита 
наблюдаются карбонатно-силикатные породы неясного происхождения. Цель настоящей работы – реконструкция 
возможных источников вещества и условий метаморфических преобразований этих пород на основе изучения изотопного состава кислорода и углерода в сочетании с моделированием условий фазовых равновесий. Результаты изотопного анализа и литохимических реконструкций показывают, что карбонатно-силикатные породы Порьей губы 
сформировались в результате метаморфизма осадков (возможно, мергелей), изотопный состав которых соответствовал докембрийским диагенетически преобразованным карбонатам (δ18O ≈ 17,9 ‰, SMOW и δ13C ≈ –3,4 ‰, PDB). 
Химический состав варьировал в зависимости от соотношения карбонатного, глинистого и обломочного компонентов. Существенные изменения изотопного состава при метаморфизме обусловлены реакциями разложения первичных карбонатов (доломита, сидерита, анкерита) с образованием CO2 и последующей дегазацией. При этом δ18O и 
δ13C кальцита в изотопном равновесии с CO2 понижаются до 15 ‰ (SMOW) и –6 ‰ (PDB) соответственно. Контроль 
изотопного состава ограничивается локальными реакциями в пределах отдельных разновидностей пород, что исключает значимое влияние магматических и (или) метасоматических процессов. 
 
Ключевые слова: карбонатно-силикатные породы; стабильные изотопы; метаморфизм; неорганический углеродный цикл; изотопное фракционирование; дистилляция Рэлея 
 
Благодарность. Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 22-27-00275, 
https://rscf.ru/project/22-27-00275/.  
 
Поступила: 07.02.2023          Принята: 20.06.2023          Онлайн: 06.09.2023          Опубликована: 29.02.2024 

 

 

Введение. Карбонатно-силикатный геохимический цикл (неорганический углеродный цикл [1]) 

включает процессы выветривания, осадкообразования (с преобразованием силикатов в карбонаты), метаморфизм и вулканическую деятельность (с преобразованием карбонатов в силикаты). 
В интервале нескольких миллионов лет или больше данный цикл контролирует баланс CO2 при 
взаимодействии атмосферы, гидросферы, коры и мантии Земли и во многом определяет глобальные изменения климата [2-4]. Карбонатно-силикатные породы в метаморфических комплексах 
(далее для краткости используется устаревшее наименование – кальцифиры) представляют собой 
последовательность фазовых трансформаций на этапах цикла, связанную с образованием карбонатного субстрата, метаморфизмом, дегазацией и выделением значительных объемов CO2 в атмосферу [5-7]. Фазовые реакции в карбонатно-силикатном цикле сопровождаются изотопными реакциями, и отношения стабильных изотопов (18O/16O, 13C/12C), а также «нетрадиционных» изотопов 
магния, кальция, кремния и титана могут служить важнейшими геохимическими трассерами  
[8-10] и давать возможность оценивать влияние различных резервуаров на состав газов, температуры процессов, баланс CO2/H2O в атмосфере, гидросфере и газах глубинного происхождения. Тем 
не менее изучение состава стабильных изотопов в основном ограничивается карбонатными осадочными породами низких степеней метаморфических преобразований, источники вещества  

ЗАПИСКИ ГОРНОГО ИНСТИТУТА 

Journal of Mining Institute  

 

Сайт журнала: pmi.spmi.ru

ISSN 2411-3336; е-ISSN 2541-9404 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15
© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

4

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

и условия преобразования кальцифиров в пределах глубокометаморфизованных (гранулитовых) 
комплексов изучены меньше [11, 12]. 

Древнейшие гранулитовые комплексы, широко развитые на щитах и в кристаллическом ос
новании платформ, представляют важные свидетельства о составе и степени преобразования континентальной коры, сформированной на ранних этапах развития Земли [13-15]. Лапландско-Колвицкий гранулитовый пояс является элементом строения Фенноскандинавского щита, который на 
протяжении последних лет является научным полигоном для проверки различных геологических 
моделей и концепций [16-18]. Палеопротерозойские события, приведшие к образованию комплексов пород Лапландско-Колвицкого пояса, также широко проявились в смежных тектонических 
структурах, например, в породах Беломорского подвижного пояса [19-21]. 

В пределах Лапландско-Колвицкого гранулитового пояса в числе прочих образований наблю
даются редкие выходы кальцифиров, происхождение которых до сих пор не установлено. Общее 
описание, отдельные измерения химического состава [22-24] и изотопных отношений углерода 
[25] позволили предположить осадочное происхождение и возможную биогенную составляющую 
некоторых пород пояса, однако чередование кальцифиров с предположительно метаинтрузивными породами ставит под сомнение правильность их отнесения к метаосадочным. Цель данной 
работы – изучение изотопного состава кислорода и углерода кальцифиров Порьей губы в сочетании с моделированием условий фазовых равновесий, реконструкция возможных источников вещества и условий метаморфических преобразований. Результаты изотопных измерений дополняются новыми данными по химическому и фазовому составам пород. 

Методы. Определение изотопного состава. Для выделения CO2 из карбонатов (100 % H3PO4) 

и O2 из силикатов (фторирование с последующей конверсией в CO2) использовались стандартные 
процедуры [26, 27]. Полнота выделения (не менее 98 %) контролировалась измерением выхода 
газа, полнота конверсии – измерением остаточного давления кислорода. Изотопные отношения 
CO2 измерены на масс-спектрометре SIRA-9 (VG-Isogas). Весь цикл выделения и измерения для 
каждого образца выполнялся как минимум дважды. Кроме того, через каждые 4-5 опытов определялся изотопный состав кислорода внутрилабораторного стандарта CO2. Для контроля результатов измерения карбонатов использованы образцы кальцита, откалиброванные относительно стандарта NBS-18. Принятый кислотный фактор фракционирования кальцита (T = 25 C) равен 1,01049 
[28]. Для контроля результатов измерения силикатов использованы образцы кварца и калиевого 
полевого шпата, откалиброванные относительно NBS-28. Изотопные данные приведены согласно 
общепринятым δ-обозначениям относительно стандартов V-SMOW (для кислорода) и PDB (для 
углерода): δ = [Rобр/Rст – 1]1000, где Rобр/Rст – отношение содержания тяжелого и легкого изотопов 
в образце и стандарте. Средняя погрешность значений δ18О составляет 0,07 ‰, δ13C – 0,05 ‰ (1σ). 
Подготовка образцов и измерение изотопного состава кислорода выполнены в Институте петрологии и минералогии Бонна. 

Фракционирование изотопов между фазами A и B определяется величиной αAB = RA/RB = 

= (δA + 1000)/(δB + 1000). Значение αAB можно определить на основе так называемых β-факторов, так что при изотопном равновесии 103lnAB(T) = 1000lnβA(T) – 1000lnβB(T). Температуры 
изотопного равновесия определяются по измеренным изотопным отношениям фаз при известных температурных зависимостях β-факторов. В настоящей работе использованы зависимости 
β(T) в виде кубических полиномов, определенных на основе изотопных сдвигов частот колебаний фаз [29]. 

Расчет фазовых равновесий. Фазовые равновесия моделировались для системы SiO2-TiO2- 

-Al2O3-FeO-MgO-CaO-Na2O-K2O-H2O-CO2 (STAFMCNK-H2O-CO2) с использованием комплекса 
программ Perple_X (версия 6.9, http://www.perplex.ethz.ch/) [30, 31] и GeoPS [32]. Для флюида 
(H2O-CO2) использовано уравнение состояния и термодинамическая база данных ([33], с изменениями 2004 г.). При вычислениях учитывались присутствующие в породах фазы, их возможные 
предшественники и продукты преобразования. В качестве исходных данных для расчета фазовых 
равновесий (псевдосекций) использованы результаты рентгенофлуоресцентной спектрометрии 
(прибор Philips PW-1480) с аналитической погрешностью не более 3 %. Состав отдельных фаз 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15

© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

5

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

определен на приборе JEOL JXA-8230 (ИГГД РАН) при ускоряющем напряжении 15 кВ, токе 
электронного зонда 20 нA и диаметре пучка 10 мкм. Содержание CO2 в кальците определялось 
после высушивания образца (1 ч при T = 105 C) по величине выхода газа при взаимодействии 
с 10 %-ным раствором соляной кислоты. Окончание процесса разрушения карбоната фиксировалось по прекращению выделения газа. 

Геологическое положение и состав пород. Метакарбонатные породы выделены в составе 

нижней толщи Колвицкой зоны гранулитов (Плоскотундровская толща [22]), а также отмечены 
на юго-восточном окончании Лапландского блока (Сальные и Туадаш-тундры). Наибольшее 
количество этих пород наблюдается в районе Порьей губы Кандалакшского залива Белого 
моря на о-ве Медвежий и западном побережье Порьей губы, выходы кальцифиров прослеживаются вдоль простирания (СЗ-ЮВ) на 10-15 км. В работе приводятся данные по породам о-ва 
Медвежий и о-ва Тамаркина луда (запад Порьей губы, рис.1). В пределах обнажения на  
о-ве Медвежий кальцифиры образуют прослои (по простиранию прослеживающиеся до нескольких десятков метров) с мощностью от долей сантиметра до 50-60 см, чередующиеся с 
кристаллическими сланцами (двупироксеновыми, гранат-двупироксеновыми, амфибол-диопсидовыми, актинолитовыми, скаполитсодержащими и т.д.), кислыми гранулитами и в различной степени мигматизированными гнейсами. Участками сланцы и гнейсы содержат сульфидную минерализацию. Для пород толщи переслаивающихся кальцифиров и кристаллических 
сланцев характерны структуры будинажа и разлинзования, обусловленные различной резистентностью карбонатных и силикатных пород. 

Оценки возраста метаморфизма пород гранулитового комплекса колеблются в пределах 

1925 млн лет (начало метаморфизма) до 1870 млн лет (его завершение) [34]. Образование протолита относится к палеопротерозою, хотя имеются свидетельства и его допротерозойского (неоархейского?) образования [35]. 

Кальцифиры представлены средне-крупнозернистыми серыми полосчатыми породами 

обычно гранобластовой (гетерогранобластовой) структуры. По минеральному составу в пределах 
слоев кальцифиров можно выделить две основные группы: 

• Кальцифиры, в которых преобладают кальцит, моноклинный пироксен (диопсид), гранат 

(до 13 об.%), кварц (0,1-0,5 мм, 5-15 %), иногда плагиоклаз (0,01-1,5 мм). Кальцит встречается 
в виде крупных полисинтетических зерен до 2-3 мм. Крупные выделения диопсида (0,3-2 мм, 
до 30 % объема породы) бесцветные, замещаются тремолитом и флогопитом. Пойкилобласты 
граната (до 1 см) преимущественно гроссуляр-андрадитового ряда с небольшим содержанием 
пиропа и альмандина. Однако в породах с существенным содержанием плагиоклаза  
(до 10-15 об.%) в составе граната (иногда реликтового, до 5-7 об.%) преобладают альмандин с 
пиропом. В качестве второстепенных (< 5 %) присутствуют магнезит, доломит, иногда  
оливин (форстерит), титанит или ильменит, а также апатит. Для краткости данная разновидность далее по тексту будет обозначаться как диопсидовые кальцифиры (di-кальцифиры). 

• Кальцифиры с преобладанием форстерита, кальцита с небольшим содержанием моноклин
ного пироксена. В некоторых породах встречаются идиобластовые (до нескольких миллиметров) 
выделения кальцита. Зерна оливина (0,3-0,5 мм) замещаются серпентином (0,2-0,3 мм). Наблюдаются также другие вторичные гидроксилсодержащие минералы – в основном слюды, хлорит, эпидот, амфибол (актинолит-тремолит, до 0,5 мм). Несмотря на значительное содержание MgO в оливинсодержащей разновидности изученных кальцифиров, доломит встречается обычно в виде 
реликтов. В качестве акцессорных минералов наблюдаются апатит, титанит, ильменит, шпинель 
(герцинит). Данная разновидность карбонатно-силикатных пород далее обозначается как оливиновые кальцифиры (ol-кальцифиры). 

Помимо минерального состава отличия двух разновидностей кальцифиров проявляются и по 

содержанию главных окислов (табл.1). Оливиновые кальцифиры имеют существенно более высокое отношение MgO/(MgO + CaO) (около 0,4) по сравнению с кальцифирами первой группы (менее 0,1). Содержание FeO и MnO в ol-кальцифирах меньше, чем в di-кальцифирах, более высокие 
содержания щелочей отмечаются в оливинсодержащих разностях. Отличия содержаний других 
компонентов (в том числе CO2, SiO2, Al2O3) незначительны. 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15
© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

6

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

 
 
 
 

 
 

Рис.1. Геологическая карта района Порьей губы (а) и план детального участка на о-ве Медвежий (б) [22], с изменениями:

а – Порья губа: 1 – четвертичные отложения; 2-7 – супракрустальные образования: 2 – силлиманит-гранат-биотитовые 

гнейсы, 3 – кислые гранулиты, 4 – плагиоклаз-ортопироксеновые кристаллические сланцы, 5 – двупироксеновые  

кристаллические сланцы, 6 – плагиоклаз-гранат-пироксеновые кристаллические сланцы, 7 – гранатовые амфиболиты; 

8, 9 – гнейсовый комплекс обрамления гранулитов: 8 – биотит-амфиболовые гнейсы, 9 – гнейсы (нерасчлененные);  

10, 11 – диафториты по гранулитам: 10 – гранатсодержащие гнейсы с реликтовыми пироксенами, 11 – гранат-пироксеновые 

амфиболиты; 12-19 – магматические образования: 12 – друзиты (13 – плагиоклазиты, метагаббро-анортозиты,  

14 – нориты и пироксениты, 15 – эндербиты, 16 – чарнокиты, 17 – роговообманковые перидотиты,  

18 – нерасчлененные ультрабазиты, 19 – щелочные гнейсо-граниты); 20-24 – другие породы: 20 – мигматиты,  

21 – кальцифиры, 22 – конгломераты, 23 – эруптивная брекчия, 24 – тектоническая брекчия с сульфидным цементом; 
25 – тектонические нарушения; 26 –  элементы залегания (а – сланцеватость, б – линейность); 27 – участки отбора проб 

(о-в Медвежий, о-в Тамаркина луда); 

б – участок о-ва Медвежий: 1 – пегматиты; 2 – кислые гранулиты; 3 – чарнокит-мигматиты; 4 – амфибол-диопсидовые 
плагиосланцы с гранатом; 5 – гранат-двупироксеновые плагиосланцы; 6 – плагиоклаз-гиперстеновые кристаллические 

сланцы; 7 – кварциты; 8 – кальцифиры; 9 – биотитовые гнейсы с силлиманитом; 10 – клинопироксениты;  

11 – актинолитовые сланцы; 12 – габбро-диабазы; 13 – точки отбора образцов (табл.1) 

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10

11

22

23

25

24

26

о. Медвежий

Губа 

Порья

а

б

0 
1 
2 
м
3 

0
2
4 км

1 

2 

3 

4 

5 

6 

7 

8 

9 

10

11

12

13

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

а 

б

27

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15

© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

7

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Таблица 1 

 

Валовый состав кальцифиров и пространственно ассоциированных кристаллических сланцев Порьей губы 

 

Порода 

di-кальцифиры 
ol-кальцифиры 
Кристаллические сланцы 

Номер образца 

7 
28 
13 
8 
1 
3 
12 
9 
10 

SiO2 
29,97 
20,36 
19,97 
33,07 
19,15 
22,05 
31,36 
57,53 
52,61 

TiO2 
0,27 
0,07 
0,17 
0,13 
0,20 
0,61 
0,47 
0,76 
0,67 

Al2O3 
4,04 
2,69 
0,10 
2,55 
1,45 
1,55 
2,20 
13,41 
9,66 

FeO 
5,77 
4,40 
3,77 
2,91 
2,56 
2,89 
1,71 
7,66 
10,56 

MnO 
0,39 
0,23 
0,38 
0,18 
0,33 
0,63 
0,76 
0,09 
0,15 

MgO 
2,55 
1,87 
1,69 
18,52 
19,52 
17,61 
16,62 
6,87 
11,32 

CaO 
36,87 
42,33 
43,25 
25,38 
28,87 
29,11 
25,55 
5,94 
10,12 

Na2O 
0,25 
0,15 
0,27 
0,31 
0,67 
1,11 
1,29 
3,94 
2,29 

K2O 
0,10 
0,62 
0,05 
0,10 
0,59 
0,99 
0,57 
1,62 
0,93 

P2O5 
0,18 
0,09 
0,20 
0,05 
0,04 
0,05 
0,33 
0,05 
0,07 

CO2 
19,60 
25,77 
28,00 
16,79 
20,63 
20,02 
17,54 
– 
– 

LOI 
– 
0,29 
– 
0,97 
4,70 
3,82 
0,44 
2,12 
1,59 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Сумма 
99,99 
98,87 
97,85 
100,96 
98,71 
100,44 
98,84 
99,99 
99,97 

MgO/(MgO + CaO) 
0,06 
0,04 
0,04 
0,42 
0,40 
0,38 
0,39 
0,54 
0,53 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Примечания: обр. 13 – о-в Тамаркина луда, остальные – о-в Медвежий; LOI – потери при прокаливании (105 С). 
 
Изотопы кислорода и углерода. Измеренные изотопные отношения кальцита (δ18O, δ13C  

относительно SMOW и PDB соответственно) и силикатов (δ18O) приведены в табл.2. Величина 
δ18O кальцита в кальцифирах варьирует от 15,0 до 17,8 ‰ (среднее значение 16,44±0,92 ‰)  
при вариации δ13C от –3,6 до –6,2 ‰ (среднее –4,90±0,89 ‰), что свидетельствует в пользу 
осадочной природы пород. При этом δ18O кальцита из диопсидовых кальцифиров в среднем 
составляет 17,05 (±0,61) ‰, тогда как в оливинсодержащих разновидностях δ18O кальцита содержание ниже и в среднем составляет 15,68 (±0,59) ‰. Средние значения δ13C кальцита составляют –4,35 (±0,65) и –5,58 (±0,67) ‰ соответственно. Наблюдается тенденция увеличения δ18O 
и δ13C кальцита с увеличением его содержания в породе (которая проявляется, например,  
в виде линейной зависимости δ18Ocal ≈ 0,15 CO2 + 13,02 мас.%, R2 = 0,7). В пределе, если порода 
состоит из чистого кальцита (содержание CO2 44 мас.%), то δ18Ocal, согласно этой зависимости, 
оценивается в 19,6 ‰, что соответствует изотопному составу докембрийских диафторированных карбонатных осадков [36, 37]. Другая отмеченная закономерность – взаимосвязь δ18O 
и δ13C кальцита – может обуславливаться метаморфической дегазацией пород. Представительные 
изотопные анализы кальцифиров, отобранные для сравнения на участке Тамаркина луда, следуют 
той же закономерности. 

Температурные зависимости фракционирования стабильных изотопов определены на основе 

так называемых β-факторов (приведенных отношений статистических сумм): 

*
3

,
,

*

{ }
1
,
,

sinh(
/ 2
)
1
1
ln
ln
sinh(
/ 2
)

at
N

q i
q i

q
i
q
q i
q i

h
kT

N
N
h
kT








 

















, 

где νq, i – частоты колебаний с волновым вектором q и индексом фононной ветви i от 1 до 3Nat;  
Nat – количество атомов в единичной ячейке; T – температура, K; h, k – постоянные Планка и Больцмана 
соответственно; N – число атомов, подвергающихся изотопному замещению; Nq – количество векторов q, учитываемых при суммировании; индекс * относится к более тяжелому изотопу.  

β-факторы (кальцита, кварца, моноклинного пироксена, оливина и граната) в интервале от 0  

до 1500 C интерполированы кубическими полиномами от x = 106/T 2:1000lnβ18O = ax + bx2 + cx3 [29]. 
Частоты колебаний изотопологов изученных фаз определены методом замороженных фононов (программа CRYSTAL: https://www.crystal.unito.it/) в рамках теории функционала плотности (DFT). 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15
© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

8

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Таблица 2 

 

Изотопный состав мономинеральных фракций 

 

Номер 
образца

Измеренный изотопный состав (δ18OSMOW, δ13CPDB) 
T, С 

F 
CO2(i) 

δ18Ocal 
δ13Ccal 
δ18Oqtz 
δ18Ocpx 
δ18Ool 
δ18Oдр 
qtz-cal 
ol-cal 
cpx-cal 
Другие 

di-кальцифиры 

7 
16,50 
–4,62 
17,14 
13,10 
– 
14,47grt 
990 
– 
620 
856grt-qtz
0,70 
27,96 

28 
17,54 
–4,20 
18,07 
– 
– 
– 
1110 
– 
– 
– 
0,90 
28,54 

13 
17,78 
–3,57 
19,85 
16,45 
– 
16,32grt 
430 
– 
810 
701grt-qtz
0,96 
29,25 

21 
16,41 
–5,31 
17,85 
– 
– 
– 
570 
– 
– 
– 
0,69 
39,69 

34 
17,03 
–4,05 
17,65 
– 
– 
– 
1010 
– 
– 
– 
0,80 
38,24 

ol-кальцифиры 

8 
15,02 
–6,06 
– 
– 
12,04 
– 
– 
520 
– 
– 
0,49 
34,35 

1 
16,31 
–5,32 
– 
– 
12,51 
– 
– 
410 
– 
– 
0,67 
30,82 

3 
16,03 
–4,76 
– 
– 
14,75 
– 
– 
990 
– 
– 
0,63 
32,02 

Кристаллические сланцы 

12 
15,37 
–6,18 
– 
– 
12,07 
– 
– 
470 
– 
– 
0,53 
32,95 

9 
– 
– 
– 
12,11 
– 
13,42pl 
– 
– 
– 
670pl-cpx
– 
– 

10 
– 
– 
– 
11,60 
– 
13,38pl 
– 
– 
– 
480pl-cpx
– 
– 

Значения коэффициентов температурной зависимости β-факторов 

 
β18Ocal 
– 
β18Oqtz 
β18Ocpx 
β18Ool 
β18Opl 
– 
– 
– 
– 
– 
β18OCO2 

a 
11,6603
– 
12,6764
10,0399
9,50807
11,478 
– 
– 
– 
– 
– 
15,1896

b 
–0,3544
– 
–0,3543
–0,205 
–0,1654
–0,457 
– 
– 
– 
– 
– 
–0,7068

c 
0,00908
– 
0,00841
0,00401
0,0018 
0,0077 
– 
– 
– 
– 
– 
0,0206 

 
 

Примечания: F – доля CO2, оставшаяся в кальците после дегазации; CO2(i) – содержание CO2 в породе до дегазации 

(см. табл.1). Для обр. 21, 34 измеренные содержания CO2 составляют 27,22 и 30,50 соответственно.  

 
Значение δ18O силикатной части кальцифиров (кварц, пироксен, оливин, гранат, табл.2) опреде
ляется как изотопным составом карбонатной части (чем выше δ18Ocal, тем в целом выше δ18O каждой 
конкретной фазы), так и величиной фракционирования 18O/16O между различными фазами в зависимости от температуры. Вариация δ18O кварца в di-кальцифирах составляет 17,1-19,9 ‰, пироксена 
13,1-16,5 ‰. Значения δ18O оливина из ol-кальцифиров меняется от 12,0 до 14,8 ‰. Уменьшение δ18O 
происходит в ряду кварц-кальцит-(гранат-пироксен). Изотопное равновесие между минералами не 
наблюдается, на что указывает большой разброс вычисленных температур по распределению изотопов между разными фазами каждой пробы (табл.2). Например, температуры, вычисленные с применением изотопного геотермометра кварц-кальцита, варьируют от 430 С (обр. 13) до 990 С (обр. 7) 
и 1110 С (обр. 34), кальцит-клинопироксена – от 620 до 810 С (по двум образцам).  

В породах без карбонатов как у контактов с кальцифирами, так и в некотором удалении (5-10 м) 

также отмечаются повышенные δ18O (до 11,6-13,5 ‰ пироксена и плагиоклаза). 

Реконструкция первичного состава метаморфических пород. Величины изотопных отно
шений кислорода и углерода указывают на первично-осадочную природу как кальцифиров Порьей 
губы, так и, возможно, всей изученной толщи пород (северо-западное побережье Порьей губы). 
Поэтому проведена реконструкция фазового состава исходных осадков на основе химического состава пород. С помощью комплекса програм Perple_X рассчитан возможный (модельный) фазовый 
состав пород в условиях накопления осадков (25 С, 1 бар) (табл.3). 

Осадки, по химическому составу соответствующие di-кальцифирам, содержали 70-85 мас.% 

карбонатной фракции с преобладанием кальцита (до 78 %), с небольшим количеством доломита 
(до 10 %) и анкерита (до 15 %). Кластическая компонента представлена кварцем (до 22 мас.%), в 
составе глинистой компоненты (до 9 мас.%) преобладал каолин; содержание детритовой составляющей (рутил, титанит) 0,1-0,2 %. Исходный состав осадков, преобразованных в ol-кальцифиры 
(преимущественно форстеритовые), отличался существенной долей доломита в карбонатной 
фракции (до 62 мас.%), а также анкерита (до 8 %), сидерита (до 4 %) и магнезита (менее 1 %). При 
этом содержание кальцита не превышало 35 мас.%. 

 

 

Записки Горного института. 2024. Т. 265. С. 3-15

© Д.П.Крылов, Е.В.Климова, 2024 

EDN GISHQG  

9

Статья опубликована в открытом доступе по лицензии CC BY 4.0  

Таблица 3 

 

Реконструированный минеральный состав пород в условиях осадконакопления, мас.% 

 

Порода 

Номер образца 

di-кальцифиры 
ol-кальцифиры 
Кристаллические сланцы 

7 
28 
13 
8 
1 
3 
12 
9 
10 

Карбонатная фракция 

Кальцит 
44,3 
74,4 
78,0 
– 
35,1 
32,4 
20,4 
– 
5,3 

Доломит 
10,0 
– 
– 
61,7 
24,9 
20,5 
33,1 
15,4 
2,0 

Сидерит 
– 
– 
– 
3,5 
– 
– 
– 
9,7 
– 

Магнезит 
– 
– 
– 
0,4 
– 
– 
– 
4,3 
– 

Анкерит 
14,9 
– 
5,5 
– 
7,2 
7,9 
4,6 
– 
3,3 

Всего карбонатов 
69,3 
74,4 
83,5 
65,6 
67,2 
60,8 
58,1 
29,4 
10,6 

Обломочная фракция 

Кварц 
21,7 
0,3 
14,6 
22,2 
– 
– 
9,2 
43,3 
5,8 

Рутил 
0,2 
– 
0,2 
0,1 
– 
0,6 
0,4 
0,6 
– 

Клинопироксен 
– 
4,8 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 

Титанит 
– 
0,2 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
1,5 

Цеолиты 
– 
18,3 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 

Ильменит 
– 
– 
– 
– 
0,4 
– 
– 
– 
– 

Всего обломочной 
фракции 
21,9 
23,6 
14,9 
22,3 
0,4 
0,6 
9,6 
43,9 
7,3 

Глинистая фракция, амфибол, слюда, другие филлосиликаты 

Каолинит 
8,8 
– 
0,8 
4,8 
– 
– 
– 
26,7 
– 

Тальк 
– 
– 
– 
– 
– 
1,9 
5,3 
– 
– 

Глаукофан 
– 
– 
– 
– 
– 
3,3 
10,8 
– 
26,7 

Хлорит 
– 
2,0 
0,8 
– 
– 
– 
– 
– 
2,9 

Слюда 
– 
– 
– 
7,4 
– 
2,1 
– 
– 
7,3 

Серпентин 
– 
– 
– 
– 
20,3 
10,3 
– 
– 
– 

Стильпномелан 
– 
– 
– 
– 
12,1 
21,0 
16,2 
– 
– 

Хлоритоид 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
10,2 

Актинолит 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
– 
35,0 

Всего фракции 
8,8 
2,0 
1,6 
12,1 
32,4 
38,6 
32,3 
26,7 
82,1 

 
 

Примечания. Состав рассчитан по данным табл.1 при поверхностных условиях T = 298,15 C, P = 1 бар (модуль 

Werami программы Perple_X [30]). Содержание CO2 рассчитано по измеренному составу с учетом степени дегазации F 
и приведено в табл.2; при отсутствии данных вычисления проводились в условиях насыщения летучими (H2O > 5 %). 

 
В составе осадочных пород, в настоящее время представленных кристаллическими сланцами, 

содержание карбонатов не превышало 30 мас.% (реконструкция проведена при условии избытка 
CO2), вероятно, преобладали или обломочная фракция (до 43 % кварца, обр. 9), или глинистая 
фракция (обр. 10). Оценки вариации изотопного состава кислорода осадков при взаимодействии с 
морской водой при 25 С составляют 31,8±2,3 ‰ (вероятный изотопный состав кислорода до литификации осадков). 

Фазовые равновесия кальцифиров при метаморфизме. Диаграммы фазовых равновесий с 

полями устойчивости фазовых ассоциаций в координатах P-T (псевдосекции) построены с учетом 
химического состава представительных проб диопсидовых кальцифиров о-ва Медвежий и о-ва Тамаркина луда, оливиновых кальцифиров и гранат-пироксеновых плагиосланцев (см. табл.1). Построение псевдосекций дает оценку P-T-условиям фазовых преобразований и, в частности, вероятную температуру выделения компонентов флюида, что существенно при реконструкции 
изотопного состава пород. Учитывая близкое пространственное расположение исследованных 
пород, вероятны сходные P-T-условия метаморфизма, которые должны соответствовать пересечению 
полей стабильности наблюдаемых в разных образцах минеральных ассоциаций. Для наглядности 
результаты расчета псевдосекций представлены без учета компонент, присутствующих в незначительных количествах (рис.2).