Оценка напряжённо-деформированного состояния геологического фундамента Мурманской области в связи с строительной и хозяйственной деятельностью человека


Estimation of the stressed-deformed state of the Murmansk region geological basement in regard to the construction and economic human activities


УДК 550.311:551.24(470.21)

22.12.2017
 423

Выходные сведения:
Филатова В.Т. Оценка напряжённо-деформированного состояния геологического фундамента Мурманской области в связи с строительной и хозяйственной деятельностью человека // СтройМного, 2017. №4 (9). URL: http://stroymnogo.com/science/tech/otsenka-napryazhyenno-deformirovann/

Авторы:
Филатова В.Т.

Д. ф.-м. н., ведущий научный сотрудник Геологического института Кольского научного центра РАН, Апатиты, Россия, filatova@geoksc.apatity.ru

Authors:
Filatova V.T.

Dr. Sc. (Phys & math.), Lead Researcher, Geological Institute of the Kola Science Center of RAS, Apatity, Russia, filatova@geoksc.apatity.ru

Ключевые слова:
Мурманская область, геологический фундамент, ранний докембрий, численное моделирование, поля напряжений, мобильно-проницаемые зоны, геолого-геофизическое сопровождение строительства.

Keyword:
Murmansk region, geological basement, Early Precambrian, numerical modeling, stress fields, mobile-permeable zones, geological and geophysical support for construction.

Аннотация: 
Представленная работа выполнена с использованием методов численного моделирования в целях выделения ослабленных зон в фундаменте региона, формирование которого происходило в течение длительного геологического периода. Для этого были построены количественные модели напряжённо-деформированного состояния земной коры региона с учётом её эволюционного развития и впервые определены структуры, в пределах которых, преимущественно в докембрии, концентрировалась тектоно-магматическая активность и развивались мобильно-проницаемые области. Впервые выявлена взаимосвязь локализации глубинных разломов (областей активизации) и напряжённо-деформированного состояния коры, обусловленного действием региональных тангенциальных напряжений. Проведённые исследования указывают на то, что при проектировании и строительстве крупных промышленных, дорожных, гидротехнических и других сооружений необходимо проводить изучение общего геологического строения региона и выявлять области заложения древних глубинных деформационных структур.

Annotation: 
This work has been carried out using methods of numerical modeling to locate weakened zones in the basement of the region, which formed during a long geological period. For this purpose, we have constructed quantitative models of the stressed-deformed state of the Earth’s crust in the region considering its evolution. For the first time the structures have been determined within which, in the Precambrian mainly, a tectonic-magmatic activity concentrated and mobile-permeable zones developed. For the first time, we have found an interrelation between localities of deep fractures (activation areas) and the stressed deformed state of the Earth’s crust caused by the action of regional tangential stresses. The provided research indicate the necessity of studying the general geological structure of the region and identifying setting areas of ancient deep deformation structures in the major industrial, road, hydraulic engineering and other construction.

Оценка напряжённо-деформированного состояния геологического фундамента Мурманской области в связи с строительной и хозяйственной деятельностью человека


Введение

На территории Мурманской области сосредоточены крупные источники важнейших видов минерального сырья, создан мощный горнопромышленный комплекс. В настоящее время более 100 месторождений полезных ископаемых имеют высокий инвестиционный и промышленный потенциал. На каждом этапе проектирования и строительства промышленных, энерготехнических (особенно, атомные электростанции), гидротехнических,  дорожных и других сооружений встаёт необходимость изучение общего геологического строения фундамента региона и получении физико-геологических оценок его прочностных свойств. Особенно актуальным является решение поставленных задач на территории горнорудных районов, местоположение которых в большинстве случаев коррелируется с областями заложения долгоживущих глубинных разломов.  

Северо-восточная часть Балтийского щита характеризуется длительной и сложной историей развития, а наблюдаемая структура отражает суммарный эффект многократных преобразований. Отмечается неравномерное развитие земной коры региона, которое объясняется последовательной сменой во времени и пространстве совокупности эндогенных геологических процессов: тектонических, магматических, метаморфических [1-4].  Признаётся, что основная масса земной коры Кольского региона сформировалась в неоархее и, в основном, за счёт образования зеленокаменных поясов, развитие которых привело к количественному и качественному изменению структуры коры и её состава [1, 3, 5, 6]. Данных о тектоническом режиме формирования древнейшего фундамента практически нет. Многие исследователи подчёркивают, что главной особенностью тектонической эволюции региона является унаследованность областей геодинамической активности в раннем докембрии. При этом предметом дискуссий выдвигаются  механизмы формирования земной коры района исследований.

Многочисленными авторами предлагаются и разрабатываются различные альтернативные геотектонические и геодинамические модели развития региона, базирующиеся на концепции плейт-тектоники или её комбинации с элементами рифтогенеза [7-11], но до сих пор остаются неясными процессы, приведшие к своеобразию строения и состава древней коры. Анализ предложенных моделей показывает, что все проводимые ранее стандартные реконструкции геодинамических режимов выполнялись без учёта существующих различий геомеханических свойств отдельных структурных образований коры, без проведения тектонофизического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формировании древней коры региона.  В этом ряду особо значимой является задача объяснения причин возникновения условий, вызывающих тектонические деформации, напряжения в коре и структуры разрушения в их взаимосвязи. При этом встаёт необходимость в процессе исследований  привлекать математическое моделирование для того, чтобы охарактеризовать различные стороны тектонической эволюции региона на количественном уровне, а также объяснять механизм и динамику преобразования земной коры.

Представляемая работа, выполненная на базе численного моделирования, позволила проанализировать тектонофизическую обстановку, сформировавшуюся в Кольском регионе в раннем докембрии, и выявить ослабленные зоны в фундаменте, предопределившие локализацию тектоно-магматических процессов. В целях определения местоположения возможных архейских магмовыводящих зон в земной коре региона и последующего анализа их соотношений с палеопротерозойскими зонами магматизма и метаморфизма  было выполнено тектонофизическое моделирование.         Для этого были построены количественные модели напряжённо-деформированного состояния земной коры региона с учётом её эволюционного развития и определены структуры, дренирующие подъём мантийных основных-ультраосновных магм. Допускается, что тип тектоно-магматической активности, установившийся в регионе в раннем докембрии, был внутриплитный.  В данных исследованиях северо-восточная часть Балтийского щита рассматривается как неоднородное упругое тело, подверженное действию объёмных сил и заданных напряжений на границе. Решалась краевая задача в напряжениях. Выделение ослабленных зон в фундаменте, предопределивших локализацию магматических процессов, осуществлялось путём оценки максимальных скалывающих напряжений. Впервые выявлена взаимосвязь локализации глубинных разломов (областей активизации) и напряжённо-деформированного состояния коры, обусловленного действием региональных тангенциальных напряжений. Проведённые исследования продемонстрировали унаследованность положения магмапроводящих структур региона от архея до раннего протерозоя, а полученные результаты помогли оценить динамику становления системы деформационно-магматических структур северо-востока Балтийского щита на период 3.0-1.6 млрд. лет назад.


Рис.1.  Геолого-структурная карта Кольского региона Балтийского щита (по

работе  [4]).  

Области: Mur - Мурманская, Kol - Кольская, Bel - Беломорская,  Ter - Терская, Ke - Кейвская, In – Инари, Kar - Карельская.  Пояса: Jon - Енский, K-V - Колмозеро - Воронья (архейские зеленокаменные); LGB - Лапландский, KGB - Кандалакшско - Колвицкий (гранулитовые);   Pe - Печенга, Im-V - Имандра-Варзуга, S-K – Северо-Карельский (палеопротерозойские).

1 - контуры палеозойских интрузий (а-нефелиновые сиениты, б-щелочные ультрамафиты),   2 - осадочные породы верхнего протерозоя. Палеопротерозой: 3 - граниты, гранодиориты и диориты; 4 - чарнокиты, граниты (а), щелочные граниты (в Кейвах - неоархейские) (б);          5 - вулканогенно-осадочные породы; 6 - анортозиты, габбро-анортозиты (в Кейвах - неоархейские), габбро, пироксениты, перидотиты. Палеопротерозой (или неоархей ?):           7 - гранулиты основного и среднего состава; 8 - кислые гранулиты.  Неоархей: 9 - гранодиориты, диориты и эндербиты; 10 - глинозёмистые и суперглинозёмистые гнейсы и сланцы; 11 - кислые гнейсы; 12 - фрагменты зелёнокаменных поясов (гнейсы, амфиболиты и метакоматииты); 13 - фрагменты железорудной (BIF) формации (гнейсы, амфиболиты и железистые кварциты); 14 - гнейсы и сланцы; 15 - гнейсы и амфиболиты; 16 - гранодиориты и диориты; 17 - плагиограниты и гранито-гнейсы; 18 - кианит-гранат-биотитовые гнейсы;   19 - гранито-гнейсы, гнейсы, мигматиты и редко амфиболиты.

20 - элементы залегания, 21 - субвертикальные разломы и пологие надвиги, разделяющие протерозойские структуры, 22 - субвертикальные разломы и надвиги.

 

Геологическая характеристика земной коры региона.

Древнейший фундамент исследуемого региона сложен породами архейского возраста,  а имеющиеся изотопные датировки пород укладываются в интервал 3115-2550 млн. лет [12,13]. Согласно существующим представлениям [4,14] в архее на исследуемой территории сформировалась область коллажного строения с корой континентального типа,  характеризующейся  пульсационным развитием и, соответственно, относительно мобильной геодинамикой в течение всей геологической истории. При этом допускается, что архейский геодинамический режим определялся взаимодействием коровых миниплит, подстилаемых мигматитовым астеносферным слоем корового уровня. Наблюдаемая латеральная  неоднородность фундамента также обусловлена разной глубиной эрозионного среза, но в большей степени она является отражением неоднородности и гетерогенности поздних наложенных эндогенных процессов [3].

В настоящее время в пределах региона выделяются наиболее крупные архейские мегаблоки преимущественно гнейсового и гранулито-гнейсового состава (рис.1) – Мурманский, Кольский (Центрально-Кольский или Кольско-Норвежский) и Беломорский, разделённые глубинными разломами, и раннепротерозойские мобильные пояса – Лапландский (Лапландско-Колвицкий) гранулитовый и Печенгско-Варзугский рифтогенный, которые в свою очередь подразделяются на более мелкие блоки, зоны, отдельные структуры и их фрагменты [4].  Кольский мегаблок выделен в качестве тектонотипа гранулит-зеленокаменных областей [15], для которых характерна большая симатичность коры, особенно в нижних её частях. Беломорский мегаблок, граничащий с Карельской гранит-зеленокаменной областью, представлен, в основном, переработанными структурами купольно-складчатого и сложноскладчатого строения и определяется как Беломорский складчатый пояс. Среди тектонических образований  второго плана особое положение занимает Кейвская  структура (вложенная  в структуру Кольского мегаблока) из-за особенностей своего строения и состава пород [4]. В структурном плане – это пологая синклиналь при наличии блокового поднятия фундамента на отдельных участках. Имеющиеся изотопные датировки (интервал 2871-2650 млн. лет [13]) показывают, что Кейвы также имеют архейский возраст. Широко развиты в регионе также палеозойские щёлочно-ультраосновные породы (массивы центрального типа, дайки, трубки взрыва), среди которых выделяются самые крупные в мире щелочные массивы – Хибины и Ловозеро, формирование которых отвечает периоду 360-380 млн. лет тому назад [13].

Внутренние первичные структуры мегаблоков в большинстве случаев переработаны и приспособлены к более молодым. Тем не менее, среди архейского комплекса  по петрологическим и литолого-формационным данным выделяется самостоятельный структурно-вещественный комплекс, объединяющий  супракрустальные вулканогенно-осадочные и ассоциирующие с ними интрузивные образования [3, 5, 16]. Формирование данного комплекса можно соотнести с интервалом времени – 2900-2650 млн. лет назад [13]. Отмечается структурное несогласие при залегании пород комплекса на породах фундамента, а в нижней части разреза  - фрагментарное развитие терригенных пород, что свидетельствует о заложении прогибов в прошлом, в последствие эволюционировавших в вулканогенные [3]. Большая часть этого комплекса может рассматриваться в качестве аналогов вулканогенно-осадочных комплексов зеленокаменных поясов, которые со временем претерпели значительные изменения вследствие тектонических деформаций, интенсивного гранитообразования, высокотемпературного метаморфизма, широко проявленных процессов метасоматоза и унаследованного характера нижнепротерозойских зон, частично вложенных в архейские зеленокаменные пояса [5].

На современном эрозионном срезе региона зеленокаменные пояса представляют только реликты протяжённых зон и наиболее крупными являются пояса Колмозеро-Воронья,  Терско-Аллареченский  и Ёнский, разделённые полями инфракрустальных глубокометаморфизованных гнейсов, мигматитов и гранитоидов (рис.2).  Терско-Аллареченский пояс является наиболее крупной неоархейской структурой на Кольском полуострове, протягивается в пределах Кольского мегаблока с северо-запада на юго-восток и представлен в настоящее время в дезинтегрированном, фрагментарном виде. Пояс состоит из ряда более мелких структур (Терская, Приимандровская, Заимандровская (Оленегорская), Аллареченская, Каскамская), взаимно переходящих друг в друга или отделённых друг от друга разломами.

Предполагается, что зеленокаменные пояса северо-востока Балтийского щита  закладывались в условиях растяжения и последующей неравномерной деструкции коры региона, которая вызвала формирования проницаемых зон [3, 5]. Там же  отмечается, что тектонические режимы формирования зеленокаменных поясов имели единую стадийность для всего региона, но отличались интенсивностью и составом вулканогенных извержений, обусловленных различной степенью проницаемости земной коры и подкоровой литосферы. Несомненно, также сказалась существующая гетерогенность коры и литосферы, а также изотопно-геохимическая неоднородность верхней мантии [17]. Состав супракрустальных комплексов поясов характеризуется относительным сходством, что позволяет полагать об их формировании  в единых тектонических условиях [5] и утверждать, что комплексы были накоплены в течение одного осадочно-вулканогенного цикла и  образуют единый стратиграфический разрез [3]. Тектонический режим формирования архейского фундамента региона исследователями описывается только в общих чертах [3].

             

Рис.2. Схема размещения основных структур северо-восточной части Балтийского  щита.

Палеозой:  1 - щелочные интрузивы; 2 - платформенный чехол; 3 - каледониды   Норвегии.

4 - осадочные формации неопротерозоя.  Палеопротерозой:  5 - гранитные плутоны;  6 - массивы основных и ультраосновных пород.   Осадочно-вулканогенные комплексы:  7 - свекофенниды; 8 - карелиды.  9 - Лапландский гранулитовый пояс,  10 – рифтогенный пояс Печенга - Имандра - Варзуга, 11 - гранито-гнейсовый фундамент протерозойских структур,  12 - расположение Кольской сверхглубокой скважины, 13 -  геологические границы (а - граница щита,  б - границы подчиненных структур), 14 - разрывные нарушения (а - разломы неопределенного характера,   б - сдвиги,  в - надвиги). Архейские вулканогенно-осадочные комплексы зеленокаменных поясов:  15 – Колмозеро-Воронья, 16 – Терско-Аллареченский,  17 - Ёнский. Цифры в кружочках – районы:  1 – Терский; 2 – Приимандровский (Воче-Ламбинский); 3 – Заимандровский (Оленегорский); 4 – Аллареченский; 5 – Каскамский.

 

В неоархее консолидация земной коры превращает регион в относительно стабильную континентальную структуру и исследуемая область на тот период находится в устойчивом состоянии [18]. Следовательно, можно допустить, что регион при этом мог испытывать всестороннее равномерное сжатие вследствие действия удалённых сил. Характерными структурами на тот период являлись мобильно-проницаемые зоны, образующие зеленокаменные пояса [5, 16].

На рубеже архей-протерозой происходит заложение первых линейных рифтогенных вулкано-тектонических депрессий на стабильной коре континентального типа, то есть длительный период её стабильного состояния сменяется периодом интенсивной перестройки земной коры региона. В палеопротерозое  (2.5-1.6 млрд. лет назад) в результате неравномерно проявленных деструктивных процессов, блоковых движений и неоднократной смены условий сжатия-растяжения земной коры имела место зональная перестройка структурного плана архейского фундамента и были сформированы интракратонные рифтогенные и субплатформенные структуры карелид [1, 3]. При этом не наблюдается сужение ареалов магматизма и упрощение геометрии их зон локализации, а палеопротерозойский Печенга-Имандра-Варзугский рифтогенный пояс частично наследует область развития неоархейского Терско-Аллареченского пояса. В палеопротерозое основной фронт тангенциальных напряжений был направлен на северо-восток [1,3]. При этом Мурманский мегаблок занимал устойчивое положение; не исключено, что он испытывал дополнительное давление, направленное с северо-востока на юго-запад. Следовательно, допускаем, что в палеопротерозое регион был подвержен одноосному сжатию равномерно распределёнными усилиями  с юго-запада и с северо-востока.

Выполненные палеогеографические схемы седиментационных бассейнов Печенгско-Варзугской структуры [19] свидетельствуют, что её современные границы и границы реконструированных древних седиментационных бассейнов характеризуются близостью их местоположения. Причём, реконструированные границы практически совпадают с современными границами архейского Терско-Аллареченского пояса, унаследованного палеопротерозойской Печенгско-Варзугской структурой. Там же [19], на основании выполненных исследований,   высказывается сомнение о существовании верхнего и среднего уровней Кейвской структуры, которые якобы были эродированы со временем.  Многочисленные исследования архейских железорудных комплексов в пределах Кольского мегаблока показали, что уровень эрозионного среза никогда не вскрывает внутренних частей рудных пакетов, а всегда лишь касателен их контурам [20]. Кроме этого на Кольском полуострове не наблюдается какого-либо значительного объёма продуктов эрозионного вскрытия фундамента. Это позволяет авторам [20] утверждать, что архейский фундамент региона на протяжении своего существования практически не подвергся эрозии. Следовательно, можно допустить, что современные контуры контактных границ между мегаблоками по конфигурации близки архейским и на протяжении всей геологической истории в целом не искажались.

Таким образом, в палеопротерозое окончательно сформировался структурный план региона и произошла кратонизация земной коры.  В последующие эпохи значительных геолого-тектонических процессов регион не переживал. Магматические образования, в том числе и базит-ультрабазитового состава, в развитии и становлении коры региона занимают значительное место. Большинство из известных сегодня продуктивных мафит-ультрамафитовых массивов обнаруживают пространстенно-временную связь с зонами глубинных долгоживущих разломов и рифтогенеза. Мобильно-проницаемые зоны рассматриваются как структуры, обладающие наибольшей проницаемостью для глубинных магматических расплавов [21]. В этих зонах отмечаются следы тектонических движений на всех активных этапах развития земной коры региона.

 

Методика исследований

Полагаем, что северо-восточная часть Балтийского щита на весь период геологической истории региона представляла собой неоднородное упругое тело, подверженное действию объёмных сил и заданных напряжений на его границе. При этом допускается: (а) тип тектоно-магматической активности, установившийся в  регионе в раннем докембрии, был внутриплитный; (б) конфигурация контактных границ между архейскими мегаблоками на протяжении всей геологической истории кардинально не изменялась. Рассматриваемая область состоит из нескольких подобластей, каждая из них считается однородной изотропной и линейно-упругой с линейно-упругими постоянными:  коэффициент Пуассона () и модуль Юнга (Е). Каждый архейский мегаблок – это отдельная подобласть. Зоны глубинных разломов, разделяющие архейские мегаблоки, рассматриваются как подобласти шириной 25-30 км.

Значение коэффициента Пуассона  для Карельского, Мурманского, Кольского, Беломорского мегаблоков и Кейвской структуры при расчётах  принималось равным  - =0.25 [22, 23], а для разломных зон (согласно имеющимся экспериментальным данным [24]) - =0.3. В виду того, что каждый блок включает различные горные породы с присущими им физическими свойствами, модуль Юнга в каждой подобласти определялся как средневзвешенное значение. Согласно геологической карте северо-восточной части Балтийского щита [4, 25] в пределах мегаблоков - Карельского, Беломорского, Мурманского и Кольского (за исключением Кейвской структуры) преимущественно развиты в процентном соотношении следующие породы архейского возраста:   плагиограниты – 70 %, базальты – 20 %, андезиты, дациты, диориты – 10 %. В Кейвской структуре выдерживается следующее соотношение: граниты, плагиограниты – 80 %, диориты – 10 %, габбро, габбро-лабрадориты – 10 %.   В итоге для каждой подобласти с использованием имеющихся экспериментальных данных [23] получаем оценку модуля Юнга: Карельский, Мурманский, Кольский и Беломорский мегаблоки - Е =6.2×104 МПа, Кейвская структура - Е =5.8×104 МПа [26, 27].  Для ослабленных (разломных) зон значение модуля Юнга задаём на порядок меньше [23]. Области развития зеленокаменных поясов Колмозеро-Воронья и Терско-Аллареченский (соответственно и Печенга-Варзугского рифтогенного пояса) можно рассматривать как ослабленные зоны, так как в раннем докембрии они представляли собой мобильно-проницаемые структуры. В итоге исследуемая область состоит из конкретных конечных подобластей с различными свойствами, на границах которых предполагается жёсткое сцепление. Следовательно, имеет место непрерывность нормальных напряжений и смещений и отсутствие разрывов сплошности.

Задаём условие, что тело находится в состоянии равновесия и компоненты тензора напряжений  в случае плоской задачи удовлетворяют условиям равновесия  -


Рассматриваем верхнюю горизонтальную поверхность модели сплошной среды. При численном решении данной краевой задачи в напряжениях использовался метод фиктивных нагрузок [28], являющийся одним из методов граничных элементов. Требуется решить систему 2N линейных алгебраических уравнений (с учётом граничных условий на каждом элементе) с  2N неизвестными -

  - граничные коэффициенты влияния напряжений;  напряжения,  являющиеся фиктивными величинами и вводятся как средство численного решения частной задачи. Ставится задача найти фиктивные нагрузки на каждом граничном элементе так, чтобы удовлетворять граничным условиям и условиям непрерывности на контакте подобластей. Решение этих уравнений позволяет определять напряжения в произвольной точке тела путём суммирования влияния фиктивных нагрузок  граничных элементах.

Алгоритм решения задачи включает в себя следующие шаги:

1)  аппроксимация границы подобласти с помощью N отрезков (граничных элементов), определение местоположения всех граничных элементов в принятой системе координат и задание для каждого из них граничных условий в напряжениях;

2) вычисление граничных коэффициентов влияния  и построение системы линейных уравнений с учётом граничных условий на каждом элементе;

3) решение заданной системы уравнений и определение значений фиктивных нагрузок ;

4) вычисление напряжений  на каждом граничном элементе;

5) вычисление коэффициентов влияния  для произвольно заданных точек внутри изучаемой области, решение построенной системы уравнений с последующим определением напряжений  в этих точках.

Численное решение строится с помощью предварительно полученных аналитических решений для простых сингулярных задач таким образом, чтобы удовлетворять заданным граничным условиям на каждом элементе контура. Для вычисления коэффициентов влияния   и напряжений   использовались следующие базовые формулы [28]:


Преобразование координат определяется формулами координаты центра граничного элемента. Длина граничного элемента равна 2a. Граничные значения компонент усилий определялись следующим образом:


Для нахождения устойчивого приближённого решения образованная матрица подвергается ортогональным преобразованиям (ортогонализация строк), а затем умножается на регуляризирующий коэффициент  -  для элементов главной диагонали матрицы, =0.999 - для остальных элементов матрицы. Регуляризирующий коэффициент T вводился по аналогии с  "косметической регуляризацией", предложенной В.Н.Страховым [29]. Весь процесс численного решения задач алгоритмизирован и был заложен в основу разработанного пакета программ для ЭВМ.

Задаём расчётный прямоугольный контур, огибающий исследуемую область, которая включает мегаблоки  Мурманский, Кольский,  Беломорский и краевую часть Карельского мегаблока на контакте с Беломорским (рис.3).

Рис.3.  Модельные блочные области -  аппроксимациионные схемы блочного строения земной коры северо-восточной части Балтийского щита на период 3.0 – 1.6 млрд. лет назад: (а) – 3.0-2.8 млрд. лет, (б) – 2.8-2.5 млрд. лет, (в) – 2.5-1.6 млрд. лет.

1 – контуры современной береговой линии,  2 -  контуры исследуемого региона.

T - нагрузка.

 

Заданный контур значительно превосходит исследуемую область по площади для того, чтобы при расчётах исключить влияние границ контура. Начало глобальной системы координат устанавливается в нижнем левом углу прямоугольного контура, а оси X и Y соответственно совпадают с его горизонтальной и вертикальной гранями. Локальные координаты на каждом граничном элементе направлены по перпендикуляру и по касательной к кривой C (граничный контур) и изменяются вдоль границы от точки к точке при её обходе. Внешняя нормаль в любой точке границы направлена вне тела. При решении поставленной задачи были рассмотрены три временных этапа развития Кольского региона (3.0-2.8, 2.8-2.5, 2.5-1.6 млрд. лет назад) и, соответственно, на каждом этапе задавалась определённая базовая модель, описывающая исследуемую область с учётом сформировавшихся к этому времени геологических структур. В качестве основы использовалась существующая геологическая карта региона [25]. В процессе работы при задании модельных областей для каждого этапа развития района исследований более молодые структуры и разломы, секущие мегаблоки,  исключались.

При проведении численного эксперимента по всей границе задавалась нагрузка T. Так как нет достоверных данных об абсолютной величине действовавших сил в регионе, то принимаем их интенсивность  T равной единице (сжатие - T=-1, соответственно, растяжение - T=+1), а при расчетах получаем величины напряжений в единицах T. Для каждой базовой модели были оценены величины напряжений  что позволило рассчитать главные напряжения   и максимальные по абсолютному значению скалывающие напряжения .  Расчёты выполнялись следующим образом [30] –

 и представлялись в процентном соотношении от максимального  значения по региону. Таким образом, после нормировки области, отмеченные аномальными скалывающими напряжениями, рассматривались как ослабленные зоны в фундаменте региона.

 

Результаты численного моделирования

Выполненное численное  моделирование позволило для каждой базовой модели оценить величины напряжений  значения максимальных по абсолютной величине скалывающих напряжений  и определить ориентацию осей главных напряжений, которые могли возникать в континентальной плите северо-востока Балтийского щита в раннем докембрии под воздействием внешних тектонических сил. Применительно к исследуемому региону ранее были выполнены расчёты для нескольких вариантов нагрузки области [27, 31]. В случае всестороннего равномерного сжатия области в архее (рис.3а,б) и одноосного сжатия в палеопротерозое по линии юго-запад – северо-восток (рис.3в) наиболее отчётливо выделяются в поле скалывающих напряжений структурные особенности региона, обусловленные развитием проницаемых зон земной коры.  Для других вариантов нагрузки области структурные особенности в полях напряжений прослеживаются значительно слабее, а иногда полностью размыты.

Мезоархей, возрастной интервал – 3.0-2.8 млрд. лет назад. Базовая модель включает структурные элементы архейского фундамента, сформировавшиеся на момент завершения аккреции земной коры региона; в качестве подобластей используются архейские мегаблоки (Мурманский, Кольский, Беломорский и Карельский), Кейвская структура, а также разломные зоны, разъединяющие мегаблоки (рис.3а). Область подвержена всестороннему равномерному сжатию. 



Рис.4. Характер распределения максимальных по абсолютному значению скалывающих напряжений  в пределах земной коры региона, рассчитанных для  интервала -  3.0-2.8 млрд. лет назад.

16 – нормированные значения скалывающих напряжений: 1 – 80100%, 2 - 6080%, 3 - 4060%, 4 - 2040%, 5 - 1020%, 6 - 010%; 7 - область развития комплементарных структур "сжатие - растяжение"; 8 – (а) государственная граница России, (б) современная береговая линия;  9  10 - области развития пород, сохранившие структурные и минеральные парагенезисы архейского метаморфизма: 9 – гранулитовая фация; 10 - амфиболитовая фация.

 

Полученные результаты показали, что на фоне общего тектонического сжатия региона в земной коре формируется мозаичная картина распределения полей напряжений (рис.4). Выделяются области повышенных значений скалывающих  напряжений  и области, где скалывающие напряжения практически отсутствуют, то есть выдерживается соотношение . Области аномальных значений  перекрывают все территории развития архейского магматизма в регионе. На рисунке 4 также приведены контуры областей развития пород в пределах Кольского мегаблока, наиболее полно сохранившие структурные и минеральные парагенезисы архейского метаморфизма [2, 32]. В данном случае породы фундамента по своим наиболее высокотемпературным ассоциациям, а также по текстурно-структурным особенностям характеризуются синтектоническим метаморфизмом высоких ступеней амфиболитовой и гранулитовой фаций [18]. Видно, как эти участки земной коры практически перекрываются полями минимальных значений скалывающих напряжений. Следовательно, сформировавшиеся в архее эти районы в силу сложившегося характера распределения полей напряжений изначально характеризуются более стабильным состоянием, так как в последующие геологические эпохи были менее подвержены тектоническим деформациям палеопротерозойских и палеозойских этапов развития, что подтверждается геологическими данными [3, 4].  

Оценки интенсивности значений скалывающих напряжений (рис.4) показывают, что наибольшие величины получены для Кольского,   затем для Беломорского, последние по величине – для Мурманского. Западная и восточная части Кольского блока отличаются – восточная часть включает в себя районы с повышенными значениями скалывающих напряжений. Граница раздела проходит по Цагинскому разлому, ограничивающего Кейвскую структуру с запада. Выделенные области относительно интенсивности напряжений  также коррелируются с областями распространения базит-гипербазитовых интрузий в Кольском регионе. Например, особенно обилен архейский мантийный магматизм в Кейвской области. Здесь много архейских Fe-Ti-V – носных габбро-анортозитов и даек разного состава. Многие из таких тел сопряжены с СЗ направлениями максимальных растяжений, а другие, в том числе рудоносный Цагинский массив, совпадает с Цагинским разломом СВ-С направления. В широкой области Кольского мегаблока, прилегающей к Кейвам с запада и не характеризующейся  высокими значениями напряжений, значительных масс архейского базитового вещества не устанавливается. В Беломорском мегаблоке, отмеченном невысокими значениями скалывающих напряжений, также значительных масс архейского базитового вещества не выявлено. В Мурманском мегаблоке, отмеченном наименьшими значениями напряжений, наблюдаются также наименьшие объёмы базитого вещества.

В пределах развития архейских зеленокаменных поясов Колмозеро-Воронья и Терско-Аллареченского отмечается присутствие областей распространения комплементарных структур "сжатие-растяжение"  [26]), представляющих собой ветвящуюся сеть растяжений и сжатий различной интенсивности с общим северо-западным простиранием (рис.4). Территории, где наблюдается резкое изменение интенсивности напряжений, рассматриваются как области нестабильности, предрасположенные к возникновению динамически развивающихся разрывов большой протяжённости. 

На рисунке 5 представлена ориентация осей главных напряжений , полученных для первой базовой модели (возрастной интервал 3.0-2.8 млрд. лет). В целом наблюдается сложная картина и характер ориентации осей  для каждого мегаблока различен. Например, в пределах  Мурманского мегаблока (рис.5)  по конфигурации осей  можно обозначить три веерных структуры, которые по своему местоположению коррелируются с  блоками, выделенными по значениям термодинамических параметров   метаморфизма супракрустальных комплексов и показанными на схеме размещения фаций метаморфизма неоархейского периода в работе [18]. Кроме этого, приближённая корреляция имеет место при рассмотрении схемы районирования фундамента Мурманского мегаблока по характеру размещения гранитоидов разных фаций глубинности в современном эрозионном срезе, представленной в работе [1]. Следует отметить, что оси главных напряжений  СЗ направления Северо-Кольской зоны разломов совпадают с положением архейских базит-гипербазитовых интрузивов и вулканитов, включая коматииты пояса Колмозеро-Воронья.

Рис.5. Ориентация  осей главных напряжений в пределах земной коры региона, показанных для  интервала -  3.0-2.8 млрд. лет назад.

1 - разломы (зоны разломов) на контакте  мегаблоков;  2 – (а) государственная граница России,  (б) современная береговая линия; 3 – ось наибольшего сжатия.

 

В пределах Кольского мегаблока ориентация осей главных напряжений  в его осевой части, в основном, совпадает с простиранием Терско-Аллареченского пояса (рис.5). Для Беломорского мегаблока и Кейвской структуры наблюдается еще более сложная картина. Для центральной части Кейвской структуры характерно сжатие в субмеридианальном направлении (СВ-С – направление) и растяжение в субширотном. Одновременно в северной части структуры  выделяется узкая полоса, испытывающая локальное растяжение вкрест простирания и перекрывающая область развития пород песцовотундровской толщи (метагравилиты, метапесчаники, кварциты, плагио-кианит-ставролитовые сланцы). Следовательно, в пределах Кейв уже в архее создавались благоприятные условия для  развития локальных грабенообразных впадин, в которых могли концентрироваться  переотложенные коры выветривания, послужившие протолитом для известных кианитовых месторождений, образовавшихся значительно позднее – в свекофенское время (1900 млн. лет назад) [33].

Неоархей, возрастной интервал – 2.8-2.5 млрд. лет назад. Исходная базовая модель, представленная на рис.3а, дополняется подобластями, которые были отмечены аномальными значениями скалывающих напряжений на первом этапе исследований применительно к мезоархею. Выделенные подобласти перекрывают территории развития зеленокаменных поясов Колмозеро-Воронья и Терско-Аллареченский (рис.3б). Область также подвержена всестороннему равномерному сжатию, а граничные условия на контуре области задавались по тому же принципу, что и для первой базовой модели (рис.3а). На поверхности контакта подобластей также задавались условия непрерывности усилий.

На рисунке 6 представлены рассчитанные значения скалывающих напряжений для интервала 2.8 – 2.5 млрд. лет назад. Выполненное численное моделирование показало, что на фоне общего тектонического сжатия региона в земной коре также формируется мозаичная картина распределения полей напряжений. В пределах Кольского мегаблока присутствуют  области, где скалывающие напряжения практически отсутствуют. Данные территории перекрывают зоны развития пород, претерпевший архейский метаморфизм: в центральной части - гранулитовой фации; в юго-восточной – амфиболитовой. Как было выше указано, на этих территориях присутствуют породы, наиболее полно сохранившие структурные и минеральные парагенезисы архейского метаморфизма [2, 32]. Результаты численного моделирования для второй базовой модели показывают, что области с аномальными значениями скалывающих напряжений перекрывают все известные районы палеопротерозойского магматизма. Более высокими значениями  отмечаются западный сектор Кольского мегаблока и северная часть Беломорского мегаблока. Наиболее отчётливо выделяются Печенгская структура, Мончегорский рудный район, Лапландский гранулитовый пояс и северо-восточная часть Беломорского мегаблока (район Сальных тундр).

Следует отметить характерную особенность, которая прослеживается при сопоставлении полученных результатов для архея. Для первой базовой модели  (3.0-2.8 млрд. лет) в северной части Беломорского мегаблока, включающей Ёнский зеленокаменный пояс, наблюдается зона  незначительных по своей величине касательных напряжений. Для второй базовой модели (2.8-2.5 млрд. лет) на этой же территории фиксируются поля скалывающих напряжений от аномальных значений до средних. Имеющиеся геологические данные свидетельствуют о том, что в неоархее (2.8-2.5 млрд. лет) породы Беломорского мегаблока испытали неоднократное воздействие интенсивных деформаций и претерпели метаморфизм повышенных и умеренных давлений [34-37]. Следовательно, в интервале времени 3.0-2.8 млрд. лет наиболее благоприятные условия для формирования ослабленных зон в фундаменте, контролирующих размещение зеленокаменных поясов, создавались  в пределах Кольского мегаблока (Колмозеро-Воронья и Терско-Аллареченский).  В отличие от этого в интервале 2.8-2.5 млрд. лет наиболее благоприятные условия для развития хрупкого разрушения с последующей локализацией  ослабленных зон возникали в северной части Беломорского мегаблока, включающей область распространения Ёнского зеленокаменного пояса. 

 

Рис.6. Характер распределения максимальных по абсолютному значению скалывающих напряжений  в пределах земной коры региона, рассчитанных для  интервала 2.8 – 2.5 млрд. лет назад.

Условные обозначения показаны на рис.4.

 

На рисунке 7 представлена ориентация осей главных напряжений, полученных для второй базовой модели – период 2.8-2.5 млрд. лет. Характер распределения направлений осей главных напряжений для каждого мегаблока различен, но более упорядоченный по сравнению с первой базовой моделью (возрастной интервал 3.0-2.8 млрд. лет). В пределах Мурманского блока ориентация главных осей  в целом составляет единую веерную структуру. Для Кейвской структуры наблюдается субширотное сжатие и, соответственно, субмеридиональное растяжение. Кольский мегаблок по линии раздела, которой является Цагинский разлом, делится на два сектора – западный и восточный. В западном секторе, включая смежные районы северной оконечности Беломорского мегаблока, оси  ориентированы, преимущественно,  в субмеридиональном направлении. Для восточного сектора Кольского мегаблока характерна ориентация осей  в СВ-В и широтном направлении. Схожая картина наблюдается и на большей части Беломорского мегаблока (кроме его северной оконечности).


Рис.7. Ориентация  осей главных напряжений в пределах земной коры региона, показанных для  интервала 2.8-2.5 млрд. лет назад).

Условные обозначения на рис.5.

         Палеопротерозой, возрастной интервал - 2.5-1.6 млрд. лет назад. Исходная базовая модель по конфигурации подобластей в большей степени повторяет вторую модель (рис.3в). Область подвержена одноосному сжатию равномерно распределёнными усилиями  с юго-запада и с северо-востока. Направления сжатия выбирались в соответствии с  направлением раздвига Печенга-Варзугской рифтогенной системы и с направлением общего фронта тектонических напряжений в регионе. Если принять условие, что в локальной системе координат ось Y совпадает с направлением сжатия, то мы имеем - 

На поверхности контакта подобластей также выдерживались условия непрерывности усилий - 

На рисунке 8 представлена схема распределения максимальных по абсолютному значению скалывающих напряжений , возникающих в пределах земной коры региона при одноосном сжатии (рассчитанных для интервала 2.5 – 1.6 млрд. лет назад). Полученные результаты свидетельствуют о том, что в пределах земной коры также формируется мозаичная система распределения полей напряжений. При этом все оси  ориентированы по направлению одноосного сжатия региона. Все структурные элементы (мегаблоки) характеризуются более высокими значениями скалывающих напряжений, особенно, где имела место активизация тектоно-магматических процессов в палеопротерозое и палеозое. Следует отметить, что в пределах Кольского мегаблока наименьшими значениями скалывающих напряжений отмечены юго-восточная часть и отдельные участки в его центральной части. В этих районах наиболее полно сохранились структурные и минеральные парагенезисы архейского метаморфизма [2, 32]. Следовательно, в палеопротерозое эти сектора земной коры региона также как и в архее были наименее подвержены воздействию тектонических и магматических процессов.  

 

Рис.8. Характер распределения максимальных по абсолютному значению скалывающих напряжений  в пределах земной коры региона, рассчитанных для  интервала 2.5 – 1.6 млрд. лет назад.

Условные обозначения показаны на рис.4.

 

Таким образом, результаты моделирования коррелируются с известными геологическими данными, свидетельствующие о том, что в палеопротерозое принципиально меняется геодинамический режим и стиль тектоники в регионе. Показано, что характер магматизма и метаморфизма в регионе на тот период был тесно связан с конфигурацией и проницаемостью сквозькоровых разломов [32, 38, 39]. Происходило внедрение крупных интрузий основного/ультраосновного состава с одновременным появлением большого числа роёв даек. В конечном итоге архейский фундамент был в целом импрегнирован мантийными магмами, что привело к формированию более разнообразной металлогенической характеристики региона.

 

Обсуждение результатов и выводы.

На рисунке 9 показаны трассирующие зоны, выделенные по аномальным значениям максимальных скалывающих напряжений, которые определяют местоположение ослабленных зон в фундаменте региона, сформировавшихся в период мезоархей - палеопротерозой.  Представленные области имеют вид поясовых структур и коррелируются как с областями распространения базит-гипербазитовых интрузий, так и тектонических нарушений в Кольском регионе. Выполненные расчёты для первой базовой модели (рис.3а) позволили выделить ослабленные зоны 1-7, для второй базовой модели  (рис.3б) – зоны 8-14, для третьей модели (рис.3в) – зоны 15 – 25.

Выделенные зоны 1-4 (1 - Колмозеро-Воронья, 2 - Терско-Аллареченский пояс, 3 - Цагинская, 4 - Щучьеозерская) известны по геологическим данным как архейские магмапроводящие области и подтверждены результатами выполненного моделирования. Зоны 5-6 (5 - Туломская, 6 - Колвицкая) известны как палеопротерозойские. Зона  7 (Лиинахамарская) прослеживается вдоль по разлому СВ направления, секущего Мурманский и Кольский мегаблоки. Разломы северо-восточного простирания кольскими геологами считаются архейскими. Выделенные зоны 8-12 (8 - г.Генеральская, 9 - Порьиташская, 10-Сальнотундровская-1, 11 - Сальнотундровская-2, 12 - Мончетундровская) являются палеопротерозойскими. Зона 13 (Хибинская) известна как палеозойская. Зона 14 (Восточно-Кольская), простирающаяся субмеридианально и секущая восточную оконечность Кольского полуострова и акваторию Белого моря,  не отмечается как магмапроводящая структура, её возраст и генезис не известен. При этом следует отметить, что зона 14 сечёт под углом в 10° систему разломов, показанную на тектонических схемах  [1, 3, 18] (с предположительной оценкой времени заложения разломов как неоархей).  Зона 15 (Северо-Кольская) известна как архейская (Колмозеро-Воронья), но магматическая активность в данном районе наблюдалась и в последующие эпохи.  Зоны 16-19 (16 – Вайноспаа, 17 – Печенгская, 18 – Лицко-Арагубская, 19 – Кола – оз.Имандра) являются палеопротерозойскими. Зона 20 (Контозеро-Хибины-Ковдор) известна как палеозойская. Зоны 21-22 являются продолжением бортов Восточно-Баренцевоморской рифтовой системы палеозойского возраста (21 – продолжение западного борта, 22 – восточного борта). Зоны 23-24 (23 - Восточные Кейвы - Панаречка, 24 - Имандра-Варзуга) имеют палеопротерозойский возраст, а зона 25 (Кандалакшская) известна как рифейская.

   

Рис.9. Ослабленные зоны в фундаменте Кольского региона, сформировавшиеся в раннем докембрии в интервале   3.0– 1.6 млрд. лет назад.

1 – архейские пояса: Колмозеро-Воронья, Терско-Аллареченский, Ёнский;  2 – Кейвская структура;  3 – высокоглиноземистые гнейсы Кейвской серии (песцовотундровская толща);  4 – массивы анортозитов и габбро-анартозитов (архей/палеопротерозой); 5 – Печенга-Имандра-Варзугская палеорифтогенная структура; 6 – Лапландский гранулитовый пояс;       7 – расслоенные массивы основных и ультраосновных пород (палеопротерозой);                     8 -  щелочные интрузивы (палеозой);  9 – разломы (зоны разломов) на контакте  мегаблоков; 10а) государственная граница России, б) современная береговая линия.  Магмапроводящие (ослабленные) зоны, установленные по аномальным значениям рассчитанных максимальных скалывающих напряжений: 11 – сформировавшиеся в  интервале 3.0-2.8 млрд. лет;               12 – в интервале 2.8-2.5 млрд. лет; 13 – в интервале 2.5-1.6 млрд. лет. Цифры в кружочках – выявленные зоны: 1 – пояс Колмозеро-Воронья; 2 – Терско-Аллареченский  пояс;                   3 – Цагинская; 4 – Щучьеозерская; 5 – Туломская; 6 – Колвицкая; 7- Лиинахамарская;

8 – г. Генеральская; 9 – Порьиташская; 10 – Сальнотундровская-1; 11 – Сальнотундровская-2; 12 – Мончетундровская;  13 – Хибинская; 14 - Восточно-Кольская; 15 – Северо-Кольская (Колмозеро-Воронья); 16 – Вайноспаа; 17 – Печенгская; 18 – Лицко-Арагубская;

19 – Кола – оз.Имандра; 20 – Контозеро-Хибины-Ковдор; 21 – продолжение западного борта Восточно-Баренцевоморской рифтовой системы; 22 – продолжение восточного борта  Восточно-Баренцевоморской рифтовой системы; 23 – Восточные Кейвы - Панаречка;

24 – Имандра-Варзугская; 25 – Кандалакшская. ЛГП – Лапландский гранулитовый пояс. Массивы: ГХ – Главный Хребет, М – Мончеплутон, Х – Хибины, Л – Ловозеро,

Ц – Цагинский, Щ – Щучьеозерский, ФП - Фёдорово-Панский.

 

Любые критические ситуации при формировании древней коры могли вызывать заложение глубинных разломов (областей активизации) именно в ослабленных зонах. В пользу этого свидетельствуют результаты выполненного ранее моделирования, показывающие, что все главные магмавыводящие структуры региона отмечаются аномальными значениями скалывающих напряжений [31]. Можно утверждать, что ослабленные зоны в земной коре контролировали размещение рудных поясов последовательных металлогенических эпох Кольского региона. Таким образом, проведённые исследования позволили реконструировать зоны повышенной проницаемости фундамента, сформировавшиеся в раннем докембрии. При этом чётко прослеживается унаследованность положения магмапроводящих структур от архея до палеопротерозоя, а в некоторых случаях – от палеопротерозоя до палеозоя, что подтверждается геологическими данными. Из результатов следует, что предрасположенность к локализации линейных и очаговых зон повышенной проницаемости земной коры северо-востока Балтийского щита, контролирующих размещение магматических провинций, возникла уже в архее. Такой стиль тектоники с наибольшей вероятностью мог установиться в том случае, если бы Кольский регион развивался в условиях внутриплитного режима.


Рис.10. Схема расположения выявленных древних деформационно-магматических структур (каркасных тектоногенов) в северо-восточной части Балтийского щита.

Условные обозначения представлены на рис.9. Цифры в кружочках – номера реконструированных мобильно-проницаемых зон в архейском фундаменте региона:

1, 2, 3, 5 – сформировались в архее;  4, 6, 7, 8 – в палеопротерозое.

 

Сформировавшиеся в коре региона мобильно-проницаемые зоны можно рассматривать как каркасные тектоногены – линейные деформационно-магматические структуры, используя терминологию, предложенную в работе [40]. На рисунке 10 изображена построенная схема реконструированных деформационно-магматических  структур региона. Данные структуры являлись областями разрядки напряжений в коре, вдоль которых в течение каждого тектонического цикла шла перестройка коры, её качественное изменение; имели различие в возрасте формирования, а некоторые развивались наследованно. Отчасти формировались глубинные подвижные зоны, контролирующие дифференциацию и миграцию вещества в земную кору из верхней мантии.  С каждым этапом развития земной коры геотектоническая контрастность в регионе усиливалась и, соответственно, структура тектоногенов усложнялась. При этом магматические образования также отражали усложняющуюся цикличность формирования земной коры региона. В итоге древние архейские блоки региона прошиваются системой каркасных тектоногенов, контролирующих локальное накопление энергии и приводящих к резкой активизации тектонических, термических и магматических процессов. 

Схема расположения реконструированных древних деформационно-магматических структур (зон повышенной проницаемости коры) Кольского региона (рис.10) показывает, что часть структур протягивается с северо-запада на юго-восток (1-3), а другая – с юго-запада на северо-восток (4-8). Зоны 1,2,3,5 как ослабленные области сформировались в архее, а зоны 4,6,7,8 – в палеопротерозое. При этом центральная часть структур 6,7 и 8 (в пределах Кольского мегаблока) также начала формироваться ещё в архее. Выявленные ослабленные зоны в фундаменте Кольского региона несут в основном наложенный характер и не меняют очертаний вмещающих мегаблоков и в совокупности образуют каркас, объединяющий главные структурные элементы (архейские мегаблоки) региона. Узлы пересечения разновозрастных тектоногенов характеризуются более широким спектром многократного проявления основного/ультраосновного магматизма в пределах Кольского региона. Примером тому может послужить область, где сосредоточены узлы пересечения зон 1,2,3,6 и 7: архей – Колмозеро-Воронья, Цагинский и Щучьеозерский массивы; палеопротерозой – Фёдорово-Панский массив, Мончеплутон, Габбровый хребет,  Колвицы (восточная часть Лапландского гранулитового пояса), Имандра-Варзуга (рифтогенная сисиема); палеозой – Ковдор, Хибины, Ловозеро, Контозеро.  Кроме этого зоны 6,7,8 протягиваются вглубь Баренцева моря и связаны с месторождениями углеводородов. Зона 7 при своём продолжении в данном направлении совпадает с осевой частью Восточно-Баренцевоморской рифтовой системы, а зоны 6 и 8 совпадают с продолжением бортов рифтовой системы (6 – продолжение западного борта, 8 – восточного борта).

Полученные результаты показывают, что развитие тектоногенов (мобильно-проницаемых зон) обусловлено не только влиянием глубинных подвижных зон, уходящих корнями в мантию, но и напряжённо-деформированным состоянием земной коры, подверженной воздействию  внешних тектонических сил. Таким образом, в исследуемом регионе уже в архее формируется линзовидно-поясовая структура коры, которая наряду с вертикальной расслоенностью приобретает латеральную мозаичную неоднородность. Следовательно, сформировавшаяся в раннем докембрии система проницаемых зон в фундаменте Кольского региона определила ход развития  геодинамических процессов в последующие эпохи.

В Мурманской области за последние 30 лет сейсмичность усилилась в 2 раза и допускается, что может достигать 6 баллов по шкале МСК-64. Кроме этого мощный горнопромышленный комплекс региона постоянно генерирует значительное количество техногенных сейсмических событий. Геологическая среда – весьма изменчивая структура, а детальное её изучение будет очень затратным. Выполненные исследования с использованием численного моделирования и с учётом имеющихся данных о геологии и тектоническом строении  дали возможность выделить ослабленные зоны (областей активизации) в геологическом фундаменте региона, что позволяет осуществлять выбор наиболее благоприятных районов для строительства и их специальное изучение. При этом имеет место экономия времени и средств, а информативная ценность результатов может пригодиться при решении широкого круга строительных задач.    


Библиографический список


1. Загородный В.Г., Радченко А.Т. Тектоника раннего докембрия Кольского полуострова (состояние изученности и проблемы). Л: Наука, 1983. 96 с.
2. Петров В.П., Беляев О.А., Волошина З.М., Богданова М.Н., Ивлиев А.И. Метаморфизм супракрустальных комплексов раннего докембрия: (северо-восточная часть Балтийского щита). Л: Наука, 1986. 272 с.
3. Радченко А.Т., Балаганский В.В., Виноградов А.Н., Голионко Г.Б., Петров В.П., Пожиленко В.И., Радченко М.К. Докембрийская тектоника северо-восточной части Балтийского щита (объяснительная записка к тектонической карте масштаба 1:500000) . С-Пб: Наука, 1992. 111 с.
4. Mitrofanov F.P., Pozhilenko V.I., Smolkin V.F., Arzamastsev A.A., Yevzerov V.Ya., Lyubtsov V.V., Shipilov E.V., Nikolaeva S.B., Fedotov Zh.A.. Geology of the Kola Peninsula (Baltic Shield). Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 1995. 144 p.
5. Вревский А.Б. Петрология и геодинамические режимы развития архейской литосферы. Л: Наука, 1989. 143 с.
6. Митрофанов Ф.П. Современные проблемы и некоторые решения докембрийской геологии кратонов // Литосфера. 2001. № 1. С. 5-14.
7. Barbey P., Convert J., Moreau B., Capevila R., Hameurt J. Petrogenesis and evolution of an early Proterozoic collision orogenic belts: the granulite belt of Lapland and Belomorides (Fennoscandia). Bulletin of the Geological Society of Finland. 1984. 56 (1-2). 164-188.
8. Berthelsen A., Marker M. Tectonics of Kola collision suture and adjacent Archean and Early Proterozoic terrains in the north-eastern region of the Baltic Shield. Tectonophysics. 1986. 126 (1). 31-55.
9. Melezhik V.A., Sturt B.F. General geology and evolutionary history of the Early Proterozoic Polmak - Pasvik - Pechenga - Imandra - Varzuga - Ust’Ponoy Greenstone Belt in the Northeastern Baltic Shield. Earth-Science Reviews. 1994. 36(3-4). 205-241.
10. Минц М.В., Глазнев В.Н., Конилов А.Н., Кунина Н.М., Никитичев А.П., Раевский А.Б., Седых Ю.Н., Ступак В.М., Фонарёв В.И. Ранний докембрий северо-востока Балтийского щита: палеогеодинамика, строение, и эволюция континентальной коры. Труды Геологического института РАН, вып.503. М.: Научный мир, 1996. 277 с.
11. Балаганский В.В. Тектоностратиграфический террейн-анализ как основа для тектонического районирования // Геология и полезные ископаемые Кольского полуострова. Том 1. Геология, геохронология, геодинамика / Ред. Ф.П.Митрофанов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2002. С. 44-56.
12. Kroner A., Compston W. Archean tonalitic gneiss of Finish Lapland revisited: zircon ion-microprobe ages. Сontributions to Mineralogy and Petrology. 1990. 104(3). 348-35.
13. Баянова Т.Б., Пожиленко В.И., Смолькин В.Ф., Кудряшов Н.М., Каулина Т.В., Ветрин В.Р. Каталог геохронологических данных по северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты: Изд-во ГИ КНЦ РАН, 2002. 53 с.
14. Митрофанов Ф.П., Баянова Т.Б., Балабонин Н.Л., Сорохтин Н.О., Пожиленко В.И. Кольский глубинный раннедокембрийский коллизион: новые данные по геологии, геохронологии, геодинамике и металлогении // Вестник Санкт-Петербургского университета. Сер. 7 (геология, география). 1997. Вып.3 (№21). С.5-18.
15. Митрофанов Ф.П., Хильтова В.Я., Вревский А.Б. Состав, структура и процессы архейской литосферы // Тектоника и вопросы металлогении раннего докембрия. М.: Наука, 1986. С. 135-143.
16. Вревский А.Б. Коматииты из раннедокембрийского пояса Полмос-Порос (Кольский полуостров) // Доклады АН СССР. 1980. Т.252. № 5. С.1216-1219.
17. Vrevsky A.B., Matrenichev V.A., Ruzh’eva M.S. Petrology of Komatiites from the Baltic Shield and Isotope Geochemical Evolution of their Mantle Sources. Petrology. 2003. 11(6). 532-561.
18. Эволюция земной коры и эндогенной металлогенической зональности северо-восточной части Балтийского щита / Ред. И.В.Бельков. Л.: Наука, 1987. 107 с.
19. Мележик В.А. Седиментационные и осадочно-породные бассейны раннего протерозоя Балтийского щита. С-Пб.: Наука, 1992. 256 с.
20. Горяинов П.М., Иванюк Г.Ю. Самоорганизация минеральных систем. Синергетические принципы геологических исследований. М.: ГЕОС, 2001. 312 с.
21. Земная кора восточной части Балтийского щита / Ред. К.О. Кратц. Л: Наука, 1978. 232 с.
22. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Ред. Н.В. Мельников, В.В. Ржевский и М.М. Протодъяконов. М.: Недра, 1975. 279 с.
23. Сейсмичность при горных работах / Ред. Н.Н.Мельников. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2002. 325 с.
24. Вавакин А.С., Салганик Р.Л. Об эффективных характеристиках неоднородных сред с изолированными неоднородностями // Известия АН СССР. Механика твёрдого тела. 1975. № 3. С.65-75.
25. Геологическая карта Кольского региона (северо-восточная часть Балтийского щита). Масштаб 1:500000 / Ред. Ф.П. Митрофанов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1996.
26. Filatova V.T. Evaluation of the stressed deformed State of the Earth's crust in the northeastern part of the Baltic Shield in the Late Archaean. Doklady Earth Sciences. 2009. 424 (1). 118-122.
27. Филатова В.Т. Мобильно-проницаемые зоны в фундаменте северо-восточной части Балтийского щита и условия их локализации // Геофизический журнал. 2012. Т.34 . №1. С.50-62.
28. Crouch S.L., Starfield A.M. Boundary Element Methods in Solid Mechanics. George Allen & Unwin, London, 1983. 328 p.
29. Strakhov V.N. The Interpretation Processes in Gravity and Magnetic Studies are the Realizations of a Uniform Approximation Approach: 1. Basic Ideas and Constructive Principles. Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2001. 37(10). 777-790.
30. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1966. 707 с.
31. Filatova V.T. Formation of Frame Tectonogens in the Northeastern Part of the Baltic Shield. Doklady Earth Sciences. 2014. 455 (2). 430–435.
32. Петров В.П. Метаморфизм раннего протерозоя. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1999. 325 с.
33. Горбунов Г.И., Бельков И.В., Макиевский С.И., Горяинов П.М., Сахаров А.С., Юдин В.А., Онохин Ф.М., Гончаров Ю.В., Антонюк Е.С. Минеральные месторождения Кольского полуострова. Л: Наука, 1981. 272 с.
34. Володичев О.И. Беломорский комплекс Карелии (геология и петрология). Л: Наука, 1990. 245 с.
35. Миллер Ю.В., Милькевич Р.И. Покровно-складчатая структура Беломорской зоны и её соотношение с Карельской гранит-зеленокаменной областью // Геотектоника. 1995. №6. С. 80-93.
36. Глебовицкий В.А., Миллер Ю.В., Другова Г.М., Милькевич Р.И., Вревский А.Б. Структура и метаморфизм Беломорско-Лапландской коллизионной зоны // Геотектоника. 1996. №1. С.63-75.
37. Slabunov A.I., Volodichev O.I., Svetov S.A., Stepanov V.S., Lobach-Zhuchenko S.B., Chekulaev V.P., Arestova N.A., Bibikova E.V., Balagansky V.V., Sorjonen-Ward P., Shchipansky A.A. The Archean of the Baltic Shield: Geology, Geochronology, and Geodynamic Settings. Geotectonics. 2006. 40(6). 409-433.
38. Магматизм, седиментогенез и геодинамика Печенгской палеорифтогенной структуры / Ред. Ф.П. Митрофанов, В.Ф. Смолькин. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1995. 255 с.
39. Balashov Yu.A. Paleoproterozoic Geochronology of the Pechenga-Varzuga Structure, Kola Peninsula. Petrology. 1996. 4(1). 3-25.
40. Шейнманн Ю.М. Очерки глубинной геологии. М.: Недра, 1968. 231 с.

References


1. Zagorodnyi V.G., Radchenko A.T. Tektonika rannego dokembriia Kol’skogo poluostrova (sostoianie izuchennosti i problemy). Leningrad, Nauka, 1983. 96 p.
2. Petrov V.P., Belyaev O.A., Voloshina Z.M., Bogdanova M.N., Ivliev A.I. Metamorfizm suprakrustal’nyx kompleksov rannego dokembriia (severo-vostochnaia chast Baltieiskogo schita). Leningrad, Nauka, 1986. 272 p.
3. Radchenko A.T., Balaganskii V.V., Vinogradov A.N., Golionko G.B., Petrov V.P., Pozhilenko V.I., Radchenko M.K. Dokembrieiskaia tektonika severo-vostochnoei chasti Baltieiskogo schita (obiasnitel’naia zapiska k tektonicheskoei karte masshtaba 1:500000) . St. Petersburg, Nauka, 1992. 111 p.
4. Mitrofanov F.P., Pozhilenko V.I., Smolkin V.F., Arzamastsev A.A., Yevzerov V.Ya., Lyubtsov V.V., Shipilov E.V., Nikolaeva S.B., Fedotov Zh.A.. Geology of the Kola Peninsula (Baltic Shield). Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 1995. 144 p.
5. Vrevsky A.B. Petrologiia i geodinamicheskie rezhimy razvitiia arkheeiskoei litosfery. Leningrad, Nauka, 1989. 143 p.
6. Mitrofanov F.P. Sovremennye problemy i nekotorye resheniia dokembrieiskoei geologii kratonov. Litosfera. 2001. No. 1. Pp. 5-14.
7. Barbey P., Convert J., Moreau B., Capevila R., Hameurt J. Petrogenesis and evolution of an early Proterozoic collision orogenic belts: the granulite belt of Lapland and Belomorides (Fennoscandia). Bulletin of the Geological Society of Finland. 1984. 56 (1-2). 164-188.
8. Berthelsen A., Marker M. Tectonics of Kola collision suture and adjacent Archean
and Early Proterozoic terrains in the north-eastern region of the Baltic Shield.
Tectonophysics. 1986. 126 (1). 31-55.
https://dx.doi.org/10.1134/0040-1951(86)90219-2
9. Melezhik V.A., Sturt B.F. General geology and evolutionary history of the Early
Proterozoic Polmak - Pasvik - Pechenga - Imandra - Varzuga - Ust’Ponoy
Greenstone Belt in the Northeastern Baltic Shield. Earth-Science Reviews. 1994.
36(3-4). 205-241. https://dx.doi.org/10.1016/0012-8252(94)90058-2
10. Mints M.V., Glaznev V.N., Konilov A.N., Kunina N.M., Nikitichev A.P., Raevsky A.B., Sedikh Yu.N., Stupak V.M., Fonarev V.I. Ranniei dokembriei severo-voctoka Baltieiskogo schita: paleogeodinamika, stroenie i evoliutsiia kontinental’noei kory. Trydy Geologicheskogo instituta RAN, vol. 503. Moskva, Nauchnyei mir, 1996. 277 p.
11. Balagansky V.V. Tektonostratigraficheskiei terreein-analiz kak osnova dlia tektonicheskogo raeionirovaniia. F.P.Mitrofanov (red.). Geologiia i poleznye iskopaemye Kol’skogo poluostrova. Vol. 1. Geologiia, geoxronologia, geodinamika. Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, Apatity, 2002. Pp. 44-56.
12. Kroner A., Compston W. Archean tonalitic gneiss of Finish Lapland revisited: zircon ion-microprobe ages. Сontributions to Mineralogy and Petrology. 1990. 104(3). 348-35. http://dx.doi.org/10.1007/BF00321489
13. Bayanova T.B., Pozhilenko V.I., Smol’kin V.F., Kudryashov N.M., Kaulina T.V., Vetrin V.R. Katalog geokhronologicheskikh dannykh po severo-vostochnoei chasti Baltieiskogo schita. Apatity, Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, 2002. 53 p.
14. Mitrofanov F.P., Bayanova T.B., Balabonin, N.L., Sorokhtin N.O., Pozhilenko V.I. Kol’skiei glybinnyei rannedokembrieiskiei kollizion: novye dannyie po geologii, geokhronologii, geodinamike i metallogenii. Vestnik Saint-Petersburg Yniversiteta., Ser. 7 (geologiia, geographiia), 1997. Vol. 3. No.21. Pp. 5-18.
15. Mitrofanov F.P., Khil’tova V.Ya., Vrebsky A.B. Sostav, stryktyra i protsessy arxeeiskoei litosphery In: Tektonika i voprosy metallogenii rannego dokembriia. Moskva, Nauka, 1986. Pp. 135-143.
16. Vrevsky A.B. Komatiity iz rannedokembrieiskogo poiasa Polmos-Poros (Kol’skiei polyostrov). Doklady AN SSSR. Vol. 252. No. 5. Pp. 1216-1219.
17. Vrevsky A.B., Matrenichev V.A., Ruzh’eva M.S. Petrology of Komatiites from the Baltic Shield and Isotope Geochemical Evolution of their Mantle Sources. Petrology. 2003. 11(6). 532-561.
18. Evoliutsiia zemnoei kory i endogennoei metallogenicheskoei zonal’nosti severo-vostochnoei chasti Baltieiskogo schita . Bel’kov I.V. (Ed.). Leningrad, Nauka, 1987. 107 p.
19 Melezhik V.A. Sedimentatsionnye i osadochno-porodnye basseeiny rannego proterozoia Baltieiskogo schita. St. Petersburg, Nauka, 1992. 256 p.
20. Goryainov P.M., Ivanyuk G.Yu. Samoorganizatsiia mineral’nykh system. Sinergeticheskie printsipy geologicheskikh issledovaniei. Moskva, GEOS, 2001. 312 p.
21. Zemnaia kora voctochnoei chasti Baltieiskogo schita. Kratz K.O. (Ed.). Leningrad, Nauka, 1978. 232 p.
22. Spravochnik (kadastr) fizicheskikh svoiestv gornykh porod. Mel’nikov N.V., Rzhevsky V.V., and Protodiyakonov M.M., (Eds.). Moskva, Nedra, 1975. 279 p.
23. Seeimichnost pri gornykh rabotakh. Mel’nikov N.N. (Ed.). Apatity, Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, 2002. 325 p.
24. Vavakin A. S., Salganik R. L. Ob effektivnykh kharakteristikakh neodnorodnykh sred s izolirovannymi neodnorodnostiami. Izvestiya AN SSSR, Mechanica tvierdogo tela. 1975. No.3. Pp.65-75.
25. Geologicheskaia karta Kol’skogo regiona (severo-vostochnaia chast Baltieiskogo schita. Masshtab 1:500000. Mitrofanov F.P. (Ed.). Apatity, Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, 1996.
26. Filatova V.T. Evaluation of the stressed deformed State of the Earth's crust in
the northeastern part of the Baltic Shield in the Late Archaean. Doklady Earth
Sciences. 2009. 424 (1). 118-122. http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X09010255
27. Filatova V.T. Mobil’no-pronitsaemye zony v fundamente severo-vostochnoei chasti baltieiskogo schita i ysloviia ikh lokalizatsii. Geofzicheskii Zhurnal NAN Ukrainy. 2012. Vol. 34. No. 1. Pp.50-62.
28. Crouch S.L., Starfield A.M. Boundary Element Methods in Solid Mechanics. George Allen & Unwin, London, 1983. 328 p.
29. Strakhov V.N. The Interpretation Processes in Gravity and Magnetic Studies are the Realizations of a Uniform Approximation Approach: 1. Basic Ideas and Constructive Principles. Izvestiya. Physics of the Solid Earth. 2001. 37(10). 777-790.
30. Muskhelishvili N.I. Nekotoryie osnovnyie zadachi matematicheskoei teorii yprugosti. Moskva, Nauka, 1966. 707 p.
31. Filatova V.T. Formation of Frame Tectonogens in the Northeastern Part of the
Baltic Shield. Doklady Earth Sciences. 2014. 455 (2). 430–435.
http://dx.doi.org/10.1134/S1028334X14040047
32. Petrov V.P. Metamorfizm rannego proterozoia. Apatity, Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, 1999. 325 p.
33. Gorbunov G.I., Bel’kov I.V., Makiyevsky S.I., Goryainov P.M., Sakharov A.S., Yudin V.A., Onokhin F.M., Goncharov Yu.V., Antonyuk Ye.S. Mineral’nye mestorozhdeniia Kol’skogo poluostrova. Leningrad, Nauka, 1981. 272 p.
34. Volodichev O.I. Belomorskiei komplekh karelii (geologiia i petrologiia). Leningrad, Nauka, 1990. 245 p.
35. Miller Yu.V., Mil’kevich R.I. Pokrovno-skladchataia struktura Belomorskoei zony i ieie sootnoshieniie s Kariel’skoei granit-zielienokamiennoei oblast’iu. Geotektonika. 1995. No.6. Pp. 80-93.
36. Glebovitsky V.A., Miller Yu.V., Drugova G.M., Mil’kevich R.I., Vrevsky A.B. Struktura i metamorfizm Belomorsko-laplandskoei kollizionnoei zony. Geotektonika. 1996. No.1. Pp.63-75.
37. Slabunov A.I., Volodichev O.I., Svetov S.A., Stepanov V.S., Lobach-Zhuchenko S.B., Chekulaev V.P., Arestova N.A., Bibikova E.V., Balagansky V.V., Sorjonen-Ward P., Shchipansky A.A. The Archean of the Baltic Shield: Geology, Geochronology, and Geodynamic Settings. Geotectonics. 2006. 40(6). 409-433.
38. Magmatizm, sedimentogenez i geodinamika pechengskoei paleoriftogennoei struktury. Mitrofanov F.P., Smol’kin V.F. (Eds.). Apatity, Publishing House of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, 1995. 255 p.
39. Balashov Yu.A. Paleoproterozoic Geochronology of the Pechenga-Varzuga Structure, Kola Peninsula. Petrology. 1996. 4(1). 3-25.
40. Sheinmann Yu. M. Ocherki glubinnoei geologii. Moskva, Nedra, 1968. 231 p.

Возврат к списку