Тиетта. 2010, N 2 (12).

25 институтом КНЦ РАН исследованиям в рамках программы ЮНЕСКО МПГК-408 и ИНТАС-0314, строение, структура и свойства кристаллической коры в пределах первого десятка км хорошо изуче­ ны. Но бурение глубоких и сверхглубоких скважин влечёт большие затраты, которые не по карману даже самым богатым странам. Достичь глубин свы­ ше 15 км человечество пока не в состоянии. Задача исследования состояла в том, чтобы хотя бы точечно выяснить, чем отличаются поро­ ды на глубинах 5, 10, 20, 30, ... км. Помимо пород СГ-3, Уральской (СГ-4), Немецкой (КТВ) и Фин­ ской (OKU) скважин нами изучались ксенолиты - обломки глубинных пород, вынесенные к по­ верхности в результате магматических процессов. Исследованы ксенолиты с о. Елового (Кандалакш­ ский залив), архипелага Шпицберген, Витимско­ го плато, из Монголии. Диапазон глубин, кото­ рые могут представлять эти ксенолиты, - 20-60 км. Во время исследований происходил интенсив­ ный обмен методиками и научными результата­ ми с Институтом геологии КарНЦ РАН (Петро­ заводск) и Геологической службой Финляндии (Эспоо). В результате выявлены главные эта­ пы образования нижней коры нашего региона. Неоархейская нижняя кора сформирована базит- гипербазитовыми породами, близкими по воз­ расту и составу к вулканитам Северо-Карельской системы зеленокаменных поясов. Она испыта­ ла процессы парциального плавления с обра­ зованием тоналит-трондьемитовых расплавов (> 2.79 млрд. лет) и регионального метаморфиз­ ма (~ 2.75 млрд. лет). В раннем палеопротерозое (2.47-2.41 млрд. лет) усложнение состава нижней коры произошло при внедрении базитовых рас­ плавов, образующих в верхней коре многочис­ ленные расслоенные интрузии и ассоциирующие с ними вулканиты. В позднем палеопротерозое (1650-1800 млн. лет) нижняя кора подвергалась интенсивным процессам калиевой гранитизации и анатексиса, обусловившим внедрение в верх­ нюю кору постскладчатых интрузий калиевых гранитов. На заключительном - палеозойском - этапе формирования нижней коры на неё воздей­ ствовали щелочные расплавы и связанных с ними флюиды (0.26-0.33 млрд. лет). На основе изучения протолитовых цирконов установлено, что вулканиты архейского разреза СГ-3 образовывались в интервале ~ 30 млн. лет. Выявлены два эпизода проявления процес­ сов неоархейского метаморфизма с возрастами 2770-2750 и 2700-2670 млн. лет. Выполнен частотный анализ распределения мощностей слоёв пород архейской части разреза Кольской сверхглубокой скважины (6842-12261 м). В разрезе преобладают гнейсы и амфиболиты мощностью 10-15 м. Во время накопления ар­ хейских толщ (~ 2814-2850 млн. лет) происходи­ ло постепенное «ускорение» чередования геоди- намических режимов (укорачивание их циклов), ответственных за накопление осадочных и вулка­ ногенных пород. Оно сопровождалось уменьше­ нием мощностей толщ и увеличением их относи­ тельного числа. Обобщены результаты изучения анизотро­ пии упругих свойств керна СГ-3 из зоны Лучлом- польского разлома с сопоставлением аналогичных свойств образцов-аналогов керна, отобранных с поверхности. Принципиальных различий между анизотропией упругих свойств поверхностных об­ разцов и керна, отобранного в процессе бурения СГ-3 из глубинной зоны разлома, не существует. На основе комплекса расчётных и экс­ периментальных методов (при участии д.т.н. С.Н. Савченко из Горного института КНЦ РАН) выполнена оценка поля современных напряже­ ний в верхней и средней кристаллической коре до ~ 11.5 км. Согласно определениям, ориентация максимальных сжимающих напряжений в блоке преимущественно субмеридиональная. В окрест­ ности СГ-3 горизонтальные тектонические напря­ жения изменяются от ~ 10 мПа вблизи поверх­ ности до ~ 120 мПа на глубине 11.5 км. Среднее отношение действующих горизонтальных напря­ жений (включающих величину бокового отпора, возникшего при действии вертикальной компо­ ненты, и тектоническую составляющую) к верти­ кальным составляет 0.7-0.8. Анализ данных, полученных с использова­ нием акустополяризационного метода, выявил одни и те же линейные и нелинейные явления, на­ блюдаемые при распространении упругих волн в кристаллических метаморфизованных породах по разрезам СГ-3, СГ-4, KTB, OKU. В породах сква­ жин обнаружены: явление упругой анизотропии; эффект линейной акустической анизотропии по­ глощения (ЛААП); явление углового несогласия между пространственной ориентировкой элемен­ тов упругой симметрии и ориентацией направ­ ления наибольшего пропускания ЛААП; эффект деполяризации сдвиговых волн. В керне СГ-3, отобранном из глубин 6-12 км, зарегистрированы значительные проявления эффекта ЛААП, что связано с ориентированным расположением кон­ трастных по упругим свойствам минеральных зё­ рен, наличием микротрещиноватости. Определения физических свойств на образ­ цах ксенолитов показали, что их анизотропия ниже, чем в породах, расположенных ближе к зем­ ной поверхности. В них эффект ЛААП проявля­ ется в меньшей степени. В целом подтверждается гипотеза, которую 150 лет назад выдвинул швей­ царский геолог Гейм: на больших глубинах гори­ зонтальные напряжения равны вертикальным. Результаты анализа всеобщего распростра­ нения анизотропии и нелинейных явлений в кри­ сталлических метаморфизованных породах могут быть использованы при интерпретации резуль­ татов сейсмических и геофизических работ при полномасштабных исследованиях горных мас-