Некоторые петрофизические свойства основных пород архейской части разреза Кольской сверхглубокой скважины СГ-3

Целью публикации является представление результатов исследований величины плотности и скорости в образцах основных пород архейской части Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3), пройденной в северном обрамлении Печенгской палеорифтогенной структуры. Преобладающая часть пород архейского разреза СГ-3 представлена гнейсами, сланцами, амфиболитами. Их главными породобразующими минералами являются плагиоклаз, роговая обманка, слюды, кварц. Текстура пород в основном среднезернистая, структура - нематогранобластовая, лепидогранобластовая. Выполнена оценка упругой анизотропии и направленности структуры пород методом акустополярископии, проведены определение плотности, скорости продольных и поперечных волн в лабораторных условиях и расчет перечисленных характеристик по минеральному составу. Измеренные на образцах скорости имеют необычно низкую величину, которая объясняется эффектом разуплотнения глубинных пород. Значения скоростных характеристик, близкие к условиям глубинного залегания породы, получены расчетом с учетом их конкретного минерального состава. Средние значения скоростей продольных и поперечных волн у гнейсов, рассчитанных по минеральному составу, составили 6,38±0,16 км/с, поперечной - 3,52±0,14 км/с. Для сланцев средняя продольной скорости равна 6,40±0,13 км/с, поперечной - 3,46±0,09 км/с. Средние значения скорости продольных и поперечных волн для амфиболитов равны: 6,84±0,13 км/с и 3,82±0,08 км/с соответственно. Соотношения величин модулей сжатия и сдвига у разных пород проявляют те же тенденции, что и средние скорости. Однако их величины меньше у сланцев, средние у гнейсов, большие у амфиболитов. Экспериментальные данные, полученные на образцах, извлеченных из глубины в несколько километров, непосредственно не могут быть использованы для оценки скоростных характеристик пород. Близкие значения продольных и поперечных скоростей в породах на глубине можно получить расчетным методом, используя данные по минеральному составу. Большой объем информации о свойствах пород можно получить, применяя акустополяризационный метод исследований.

1. Кольская сверхглубокая. Исследование глубинного строения континентальной коры с помощью бурения Кольской сверхглубокой скважины. М.: Недра. 1984. 490 с.

2. Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследований. М.: МФ «Техно- нефтегаз», 1998. 260 с.

3. Горбацевич Ф.Ф., Медведев Р.В. Механизм разуплотнения кристаллических горных пород при их разгрузке от напряжений. В кн.: Рудные геофизические исследования на Кольском полуострове. Апатиты. Изд. Кольского филиала АН СССР. 1986. С. 83-89.

4. Горбацевич Ф.Ф. Акустополярископ для измерения упругости образцов твердых сред. А. с. СССР № 1281993. Бюлл. изобр. № 1, 1987.

5. Горбацевич Ф.Ф. Акустополярископия горных пород. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1995. 203 с.

6. Ковалевский М.В. Автоматизированный программно-аппаратный комплекс Acoustpol: Учеб. пособие. Апатиты: Изд-во ООО «K & M», 2009. 54 с.

7. Gorbatsevich F.F. Decompaction mechanism of deep crystalline rocks under stress relief. Tectonophysics. V. 370. Issues 1-4, 2003. P. 121-128.

8. Беликов Б.П., Александров К.С., Рыжова Т.В. Упругие свойства породообразующих минералов и горных пород. М.: Наука, 1970. 276 с.

9. Cristensen N.I., Mooney W.D. Seismic velocity structure and composition of the continental crust: a global view // J. Geophys. Res. 1995. V. 100 (B7). P. 9761-9788.

10. Rudnick, R.L. and Fountain, D.M. Nature and composition of the continental crust: a lower crustal perspective. Rev. Geophysics. 1995. V. 33. Р. 267-309.

11. Головатая О.С., Горбацевич Ф.Ф., Керн Х., Попп Т. Свойства некоторых пород из разреза Кольской сверхглубокой скважины при изменении РТ-параметров // Физика Земли, 2006. № 11. С. 3-14.

12. Kern, H., Mengel, K., Strauss, K.W., Ivankina, T.I., Nikitin, A.N. and Kukkonen, I.T. Elastic wave velocities, chemistry and modal mineralogy of crustal rocks sampled by the Outokumpu scientific drill hole: Evidence from lab measurements and modeling // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 2009. V. 175, 151- 166.

13. Kretz R. Symbols for rock-forming minerals // Amer. Mineral. 1983. V. 68. P. 277-279.

14. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Ред. М.М. Протодьяконов М.: Недра, 1975. 279 с.

15. Строение литосферы российской части Баренц-региона / Под ред. Н.В. Шарова, Ф.П. Митрофанова, М.Л. Вербы, К. Гиллена. Петрозаводск: Карельский научный центр РАН, 2005. 318 с.

16. Digranes P., Kristoffersen Y., Karajev N. An analysis of shear waves observed in VSP data from the superdeep well at Kola, Russia //Geophys. J. Int. 1996. V. 126. P. 545-554.

17. Структура, свойства, состояние пород и геодинамика в геопространстве Кольской сверхглубокой скважины (СГ-3) / Под ред. Горбацевича Ф.Ф. / СПб: Наука. 2015. 366 с.

18. Kretz R. Symbols for rock-forming minerals. Amer. Mineral., 1983, vol. 68, pp. 277-279.