Геофизические процессы и биосфера: статья

КОЛЬСКАЯ СВЕРХГЛУБОКАЯ СКВАЖИНА СГ-3 - 50 ЛЕТ
А.А. ЖАМАЛЕТДИНОВ1,2,3
1 Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова РАН
2 Геологический институт КНЦ РАН
3 Центр физико-технических проблем энергетики Севера КНЦ РАН
Журнал: Геофизические процессы и биосфера
Том: 19
Номер: 4
Год: 2020
Страницы: 94-116
УДК: 550 837+550 311+550 834
DOI: 10.21455/GPB2020.4-7
Информация об авторах
Аннотация
Библиографический список
Ключевые слова: Кольская сверхглубокая скважина, каротаж, геоэлектрика, геотермия, интерпретация, дилатантно-диффузионная электропроводность, гомологи, граница непроницаемости, хрупкость, пластичность, граница Конрада
Аннотация: Приведены результаты комплексного изучения электрических свойств верхней части земной коры по данным бокового электрического каротажа Кольской сверхглубокой скважины СГ-3, результатам глубинного и сверхглубинного зондирования с контролируемыми источниками и электрического профилирования на дневной поверхности. Рассмотрена возможность экстраполяции температурного поля скв. СГ-3 на глубину ниже забоя скважины, вплоть до границы Мохо, с учетом данных МГД-зондирования с источником «Хибины» и с промышленными ЛЭП (эксперимент «FENICS»). Проанализированы результаты частотных электромагнитных зондирований с контролируемыми источниками и выполнена их геодинамическая интерпретация в комплексе с данными бурения скв. СГ-3. Проведена интерпретация геолого-геофизических данных по разрезу Кольской СГ-3 и на дневной поверхности с целью поиска гомологов и истолкования природы промежуточного проводящего слоя дилатантно-диффузионной природы (ДД-слоя), обнаруживаемого в земной коре Балтийского щита на глубинах от 2-3 до 7-10 км. На основе новейших результатов дистанционного глубинного зондирования (эксперимент «Мурман-2018») сделан вывод о существовании в окрестности Кольской СГ-3 на глубине 10-12 км границы «непроницаемости» для постоянного тока (для гальванической моды). Выполнена геодинамическая интерпретация полученных данных с учетом модели В.Н. Николаевского [1996]; высказано предположение о том, что новая граница в наибольшей мере соответствует области перехода между хрупким и квазипластичным состояниями земной коры. Полученные результаты сопоставлены с данными каротажа скв. СГ-3 и сверхглубокого бурения.
Список литературы: Астапенко В.Н. Земная кора и мантия территории Беларуси по магнитотеллурическим данным. Минск, 2012. 207 с.

Астапенко В.Н., Файнберг Э.В. Природа коровой аномалии электропроводности белорусской антеклизы // Физика Земли. 1999. № 5. С. 54-60.

Атлас физических свойств пород разреза Кольской сверхглубокой скважины / Отв. сост. Ю.И. Кузнецов. М.: ВНИИЯГГ, 1982. 82 с.

Баранник М.Б. Методика эксперимента «Мурман-2018» // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 4. С. 50-56. [Темат. вып. «Методические разработки для электромагнитных зондирований с управляемыми источниками»]. https://doi.org/10.21455/std2019.4-5

Батиева И.Д., Бельков И.В., Ветрин В.Р., Виноградов А.Н., Виноградова Г.В., Дубровский М.И. Гранитоидные формации докембрия северо-восточной части Балтийского щита. Л.: Наука, 1978. 263 с.

Бахвалов А.М., Жамалетдинов А.А., Кузнецов Ю.И. и др. Опыт применения частотного анализа ритмичности осадконакопления по физическим свойствам // Геология и разведка. 1981. № 5. С. 35-40.

Березовский Н.С., Кузнецов Ю.И., Виноградов А.Н. Героическое прошлое и «перспективное» будущее Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 // Каротажник. 2010. Вып. 5, № 194. C. 170-200.

Бондаренко А.Т. Обобщение данных электропроводности изверженных горных пород при высоких температурах в связи со строением земной коры и верхней мантии // Докл. АН СССР. 1968. Т. 178, № 5. С. 1058-1060.

Ваньян Л.Л., Павленкова Н.И. Слой пониженной скорости и повышенной электропроводности в основании верхней части земной коры Балтийского щита // Изв. РАН. Физика Земли. 2002. № 1. С. 37-45.

Велихов Е.П., Жамалетдинов А.А., Жданов М.С. Эксперимент «Хибины» // Земля и Вселенная. 1984. № 5. С. 12-18.

Геологическая карта Кольского региона. М. 1:500 000 / Гл. ред. Ф.П. Митрофанов. Апатиты, 1996.

Геоэлектрические исследования с мощным источником тока на Балтийском щите / Отв. ред. Е.П. Велихов. М.: Наука, 1989. 272 с.

Глазнев В.Н. Комплексные геофизические модели литосферы Фенноскандии. Апатиты: КАЭМ, 2003. 252 с.

Давиденко И.В., Горяинов П.М. Тектоно-кессонный эффект в массивах горных пород и рудных месторождений - важное явление геодинамики // Докл. АН СССР. 1979. Т. 247, № 5. С. 1212-1215.

Дахнов В.Н. Электрическая разведка нефтяных и газовых месторождений. М.: Гостоптехиздат, 1953. 498 с.

Жамалетдинов А.А. Установки для изучения тонкой структуры проводимости и анизотропии электрических свойств горных пород // Петрофизические исследования Карело-Кольского региона. Петрозаводск, 1979. С. 134-144.

Жамалетдинов А.А. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). Л.: Наука, 1990. 159 с.

Жамалетдинов А.А. О природе границы Конрада в свете результатов бурения Кольской сверхглубокой скважины и данных глубинной геоэлектрики // Докл. Акад. наук. 2014. Т. 455, № 3. С. 332-336.

Жамалетдинов А.А. Электропроводность земной коры в районе СНЧ-антенны «Зевс» по результатам зондирований на постоянном и переменном токе (Мурманский блок) // Взаимодействие электромагнитных полей КНЧ-СНЧ диапазона с ионосферой и земной корой: Материалы I Всерос. (с междунар. участием) науч.-практ. семинара. Апатиты, 2015. С. 63-71.

Жамалетдинов А.А., Иванов А.П., Круль Э.П., Порай-Кошиц А.М. Первый опыт частотного электромагнитного зондирования на Кольском полуострове // Геофизические исследования на Кольском полуострове. Апатиты: Изд-во КФАН СССР, 1973. С. 14-21.

Жамалетдинов А.А., Митрофанов Ф.П., Токарев А.Д., Шевцов А.Н. Влияние лунно-солнечных приливных деформаций на электропроводность и флюидный режим земной коры // Докл. РАН. 2000. Т. 371, № 2. С. 235-239.

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Токарев А.Д., Корья Т. Частотное электромагнитное зондирование земной коры на территории Центрально-Финляндского гранитоидного комплекса // Изв. РАН. Физика Земли. 2002. № 11. С. 54-68.

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Велихов Е.П., Скороходов А.А., Колесников В.Е., Короткова Т.Г., Рязанцев П.А., Ефимов Б.В., Колобов В.В., Баранник М.Б., Прокопчук П.И., Селиванов В.Н., Копытенко Ю.А., Копытенко Е.А., Исмагилов В.С. Исследование взаимодействия электромагнитных волн КНЧ-СНЧ диапазона (0.1-200 Гц) с земной корой и ионосферой в поле промышленных линий электропередачи (эксперимент «FENICS») // Геофизические процессы и биосфера. 2015. Т. 14, № 2. С. 5-49.

Жамалетдинов А.А., Велихов Е.П., Шевцов А.Н. и др. Эксперимент «Ковдор-2015» по изучению параметров слоя дилатантно-диффузионной природы проводимости в архейском кристаллическом основании Балтийского щита // Докл. Акад. наук. 2017. Т. 474, № 4. С. 477-482. https://doi.org/10.1134/S1028334X17060095

Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Короткова Т.Г. Влияние лунно-солнечных приливов на электропроводность земной коры на территории Кольского полуострова // Физика Земли. 2018. № 3. С. 92-105.

Жамалетдинов А.А., Велихов Е.П., Шевцов А.Н., Скороходов А.А., Колобов В.В., Ивонин В.В., Колесников В.В. Эксперимент «Мурман-2018» по дистанционному зондированию с целью исследования границы «непроницаемости» на переходе между хрупким и пластичным состояниями кристаллической земной коры // Докл. Акад. наук. 2019. Т. 486, № 3. С. 91-96.

Землетрясения и микросейсмичность в задачах современной геодинамики Восточно-Европейской платформы / Под ред. Н.В. Шарова, А.А. Маловичко, Ю.К. Щукина. Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2007. Кн. 1. Землетрясения. 381 с.

Караев Н.А. Структура и природа «близвертикальных» отражений земной коры в районе Кольской сверхглубокой скважины // Сейсмогеологическая модель литосферы Северной Европы: Лапландско-Печенгский район / Отв. ред. Н.В. Шаров. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1997. С. 116-135.

Карус Е.В., Кузнецов О.Л., Кузнецов Ю.И. и др. О возможной природе глубинных сейсмических границ // Докл. АН СССР. 1982. Т. 265, № 3. С. 577-579.

Клабуков Б.Н. Фоновая и аномальная электропроводность земной коры Карелии // Изв. РАН. Физика Земли. 1996. № 4. С. 72-78.

Ковтун А.А. Строение коры и верхней мантии на северо-западе Восточно-Европейской платформы по данным магнитотеллурических зондировaний. Л.: Изд-во Ленингр. ун-та, 1989. 284 с.

Колобов В.В., Баранник М.Б., Ефимов М.Б, Жамалетдинов А.А., Шевцов А.Н., Копытенко Ю.А. Генератор «Энергия-4» для мониторинга сейсмоактивных зон и электромагнитного зондирования земной коры: Опыт применения в эксперименте «Ковдор-2015» // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 3. C. 55-73. https://doi.org/10.21455/si2017.3-5

Кольская сверхглубокая / Гл. ред. Е.А. Козловский. М.: Недра, 1984. 490 с.

Кольская сверхглубокая: Научные результаты и опыт исследования / Отв. ред. В.П. Орлов, Н.П. Лаверов. М., 1998. 251 с.

Корья Т., Лахти И., Педерсен Л. Коровая проводящая структура вдоль профиля SVEKA в Центральной части Балтийского щита // Строение и динамика Восточной Европы. М.: Геокарт; ГЕОС, 2006. Вып. 2. С. 113-121.

Кременецкий А.А., Икорский С.В., Каменский И.Л., Сазонов А.М. Геохимия глубинных зон докембрийской коры: Кольская сверхглубокая (научные результаты и опыт исследований). М.: МФ «ТЕХНОНЕФТЕГАЗ», 1998. 260 с.

Ланев В.С., Ланева М.И. Кольская сверхглубокая. Мурманск: Мурман. кн. изд-во, 1987. 125 с.

Литвиненко И.В. О некоторых результатах изучения глубинных разрезов земной коры различных структурно-фациальных зон Кольского полуострова и Карелии // Геология и глубинное строение восточной части Балтийского щита. Л.: Наука, 1968. С. 183-190.

Николаевский В.Н. Катакластическое разрушение пород земной коры и аномалии геофизических полей // Изв. РАН. Физика Земли. 1996. № 4. С. 41-50.

Пирсон Дж.С. Справочник по интерпретации данных каротажа. М.: Недра, 1966. 413 с.

Попов Ю.А., Певзнер С.Л., Пименов В.П., Певзнер Л.А. Геотермические характеристики разреза Кольской сверхглубокой скважины // Докл. РАН. 1999. Т. 369, № 6. С. 823-826.

Сидоренко Св.А., Сидоренко А.В. Органическое вещество в осадочно-метаморфических породах докембрия. М.: Наука, 1975. 115 с.

Скороходов А.А., Колобов В.В. Дистанционное зондирование и обработка данных в режиме накопления (эксперимент «Мурман-2018») // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 4. С. 43-49. [Темат. вып. «Методические разработки для электромагнитных зондирований с управляемыми источниками»]. https://doi.org/ 10.21455/std2019.4-4

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

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

Толстихин И.Н. Изотопная геохимия гелия, аргона и редких газов. М.: Наука, 1986. 300 с.

Федынский В.В., Ризниченко Ю.В. Изучение земной коры // Вестн. АН СССР. 1962. № 6. С. 86-89.

Шаров Н.В. Литосфера Северной Европы по сейсмическим данным. Петрозаводск: КНЦ РАН, 2017. 173 с.

Шаров Н.В., Митрофанов Ф.П. Скоростные неоднородности литосферы Фенноскандинавского (Балтийского) щита // Докл. Акад. наук. 2014. Т. 454, № 2. С. 221-224.

Шевцов А.Н. Обработка и интерпретация данных глубинного частотного зондирования в комплексе с аудиомагнитотеллурическими измерениями (эксперимент «Мурман-2018») // Наука и технологические разработки. 2019. Т. 98, № 4. С. 19-33. [Темат. вып. «Методические разработки для электромагнитных зондирований с управляемыми источниками»]. https://doi.org/10.21455/std2019.4-2

Шмонов В.М., Витовтова В.М., Жариков А.В. Взаимосвязь электропроводности и проницаемости пород в условиях континентальной земной коры: Оценки по экспериментальным данным // Физика Земли. 2000. № 2. С. 1-6.

Эволюция земной коры и эндогенной металлогенической зональности северо-восточной части Балтийского щита / Отв. ред. И.В. Бельков. Л.: Наука, 1987. 112 с.

Эненштейн Б.С. Существование аномально проводящих зон внутри кристаллического фундамента и возможность их обнаружения методом частотных электромагнитных зондирований // Докл. АН СССР. 1978. Т. 242, № 6. С. 1299-1302.

Cermak V., Lastovickova M. Temperature profiles in the Earth of importance to deep electrical conductivity models // Pageoph. 1987. V. 125. P. 255-284.

Gan’chin Y.V., Smithson S.B., Morozov I.B. et al. Seismic studies around the Kola Superdeep Borehole, Russia // Tectonophysics. 1998. V. 288. P. 1-16.

Hyndman R.D., Vanjan L.L., Marquis G, Law L.K. The origin of electrically conductive lower continental crust: Saline water or graphite? // Phys. Earth and Planet. Inter. 1993. V. 81. P. 325-344.

Korhonen H., Porkka M.T. The structure of the Baltic Shield Region on the basis of DSS and earthquake data // Pure and Appl. Geophys. 1981. 119 (6). P. 1093-1099. https://doi.org/10.1007/BF00876687

Korja T., Engels M., Zhamaletdinov A.A., Kovtun A.A., Palshin N.A., Smirnov M.Yu., Tokarev A.D., Asming V.E., Vanyan L.L., Vardaniants I.L. and the BEAR WG. Crustal conductivity in Fennoscandia: A compilation of a database on crustal conductivity in Fennoscandian shield // Earth, Planets, Space. 2002. N 54. P. 535-558.

Kouznetsov Yu.I., Galdin N.E. Interpretationof logging superdeep wells // Proc. of the VIII Inter. Symp. on the observation of the continental crust through drilling. Tsukuba, Japan: AJST Auditorium, 1996. P. 235-240.

Kukkonen I.T. Temperature and heat flow density in a thick cratonic lithosphere: The SVEKA transect, Central Fennoscandian Shield // J. Geodyn. 1998. V. 26, is. 1. P. 111-136.

Litvinenko V.S., Yermolin Ye.Yu., Ingerov O., Yegorov A.S., Zhamaletdinov A.A. Magnetotelluric investigation across the Kola Super Deep Hole area // Extended abstr. 22nd EM Induction Workshop, Weimar, Germany, August 24-30, 2014. Weimar, 2014. P. 1-5.

Lockner D., Hickman S., Kuksenko V.S., Ponomarev A.V., Sidorin A.Ya., Byerlee J., Khakaev B. Laboratory-determined permeability of cores from the Kola Superdeep Well, USSR // Geophys. Res. Let. 1991. V. 18, N 5. P. 881-884.

Luosto U., Lanne E., Korhonen H. et al. Deep structure of thew Earth’s crust on the SVEKA profile in Central Finland // Ann. Geophys. 1984. N 2. P. 559-570.

Moisio K., Kaikkonen P. The present-day rheology, stress field and deformation along the DSS profile FENNIA in the Central Fennoscandian Shield // J. Geodyn. 2004. V. 38, is. 2. P. 161-184.

Ranalli G. Rheology of the crust and its role in tectonic reactivation // J. Geodyn. 2000. V. 30. P. 3-15. https://doi.org/10.1016/S0264-3707(99)00024-1

The superdeep well on the Kola Peninsula / Ed. Ye.A. Kozlovsky. Berlin: Springer, 1987. 559 p.

Yardley B.W.D., Valley J.W. The petrologic case for a dry lower crust // J. Geophys. Res. 1997. V. 102, N B6. P. 12 173-12 185.

Zhamaletdinov A.A. Study of the Cu-Ni productive suite of the Pechenga Structure on the Russian-Norway border zone with the use of MHD installation «Khibiny» // Minerals. 2019. V. 9, 96. P. 96-109. https://doi.org/10.3390/min9020096

Zhamaletdinov A.A., Shevtsov A.N., Tokarev A.D., Korja T., Pedersen L. Experiment on the deep frequency sounding and DC measurements in the Central Finland Granitoid Complex // Electromagnetic Induction in the Earth: Proc. of the 14th Workshop in Sinaia (Romania), 1998. P. 83.

Zijl J.S.V., Joubert S.J. A crustal geoelectrical model for the South African Precambrian granitic terrain based on deep Schlumberger soundings // Geophysics. 1975. V. 40. P. 657-663.