Mobile-permeable zones in the foundation of the north-eastern part of the Baltic Shield and the conditions for their localization

V. T. Filatova

doi:10.24028/gzh.0203-3100.v34i1.2012.116577

Authors

V. T. Filatova Geological Institute of the Kola Science Center of the Russian Academy of Sciences, Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v34i1.2012.116577

Abstract

On the example of the Kola region tectonophysical simulation has been performed, which provided discrimination of the structures draining the uplift of mantle basic-ultrabasic magmas. The research has been carried out on the basis of numerical simulation to reconstruct the zones of high permeability of the basement, which were formed in the Late Archean and predetermined the localization of tectonic magmatic processes in the region. For this purpose, quantitative models have been plotted of the strained-deformed state of the Earth's crust of the region taking into consideration its evolutionary development. The northeastern part of the Baltic Shield is treated as a non-uniform elastic body affected by volume forces and stresses specified at the boundary. The boundary value problem has been solved in terms of stresses. For the first time it is proposed to apply calculations of gradient stress fields to identify weakened zones in the basement. Two stages of the Archean period in the Kola region have been considered. Analysis of the results of numerical experiment conducted shows that the inception of the weakened zones in the Kola megablock basement, which predetermined location of the Kolmozero-Voronja and Tersky- Allarechka greenstone belts, occurred earlier than in the northern part of the Belomorian megablock involving the area of the Yona greenstone belt distribution. The methods elaborated can be applied as the ones of a rapid diagnosis to allocate the weakened zones in the basement and evaluate their permeability degree with the minimum time and resources required.

References

Баянова Т.Б., Пожиленко В. И., Смолькин В.Ф., Кудряшов Н.М., Каулина Т.В., Ветрин В.Р. Каталог геохронологических данных по северовосточной части Балтийского щита. - Апатиты: Изд-во ГИ КНЦ РАН, 2002. - 53 с.

Ботт М. Внутреннее строение Земли. - Москва: Мир, 1974. - 374 с.

Вавакин А. С., Салганик Р.Л. Об эффективных характеристиках неоднородных сред с изолированными неоднородностями // Изв. АН СССР. МТТ. - 1975. - № 3. - С. 65-75.

Володичев О. И. Беломорский комплекс Карелии (геология и петрология). - Ленинград: Наука, 1990. - 245 с.

Вревский А.Б. Коматииты из раннедокембрийского пояса Полмос-Порос (Кольский полуостров) // Докл. РАН. - 1980. - 252, № 5. - С. 1216-1219.

Вревский А.Б. Петрология и геодинамические режимы развития архейской литосферы. - Ленинград: Наука, 1989. - 143 с.

Геологическая карта Кольского региона (северовосточная часть Балтийского щита). М 1 :500000 / Гл. ред. Ф. П. Митрофанов. - Апатиты: Изд-во ГИ КНЦ РАН, 1996.

Глебовицкий В.А., Дук В.Л., Кицул В.И., Митрофанов Ф.П., Шарков Е.В., Эз В.В. Взаимосвязь эндогенных процессов в развитии структуры земной коры в раннем докембрии // Проблемы тектоники раннего докембрия. - Ленинград: Наука, 1980. - С. 57-76.

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.

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. - Ленинград: Наука, 1981. - 272 с.

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

Загородный В. Г., Радченко А. Т. Тектоника раннего докембрия Кольского полуострова (состояние изученности и проблемы). - Ленинград: Наука, 1983. - 96 с.

Земная кора восточной части Балтийского щита / Под ред. К. О. Кратца. - Ленинград: Наука, 1978. - 232 с.

Коптев А.И., Ершов А.В. Роль гравитационного потенциала литосферы в формировании глобального поля напряжений // Физика Земли. - 2010. - № 12. - С. 66-81.

Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твердого тела. - Москва: Мир, 1987. - 328 с.

Миллер Ю.В., Милькевич Р.И. Покровно-складчатая структура Беломорской зоны и ее соотношение с Карельской гранит-зеленокаменной областью // Геотектоника. - 1995. - № 6. - С. 80-93.

Митрофанов Ф. П. Современные проблемы и некоторые решения докембрийской геологии кратонов // Литосфера. - 2001. - № 21. - С. 5-14.

Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. - Москва: Наука, 1966. - 707 с.

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). - Ленинград: Наука, 1986. - 272 с.

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 : 500 000). - Санкт-Петербург: Наука, 1992. - 111 с.

Сейсмичность при горных работах / Под ред. Н. Н. Мельникова. - Апатиты: Изд-во ГИ КНЦ РАН, 2002. - 325 с.

Слабунов А. И., Лобач-Жученко С. Б., Бибикова Е.В., Балаганский В. В., Сорьонен-Вард П., Володичев О.И., Щипанский А.А., Светов С.А., Чекулаев В.П., Арестова Н.А., Степанов В. С. Архей Балтийского щита: геология, геохронология, геодинамические обстановки // Геотектоника. - 2006. - № 6. - С. 3-32.

Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Под ред. Н. В. Мельникова, В. В. Ржевского, М. М. Протодьяконова. - Москва: Недра, 1975. - 279 с.

Филатова В. Т. Влияние напряженно-деформированного состояния среды на формирование ослабленных зон в архейском фундаменте северо-восточной части Балтийского щита // Геофиз. журн. - 2009а. - 31, № 3. - С. 41-52.

Филатова В. Т. Особенности формирования полей напряжений в Беломорском мегаблоке при режиме коллизионной геодинамики // Докл. РАН.- 2002. - 382, № 6. - С. 821-825.

Филатова В.Т. Оценка напряженно-деформированного состояния земной коры северо-восточной части Балтийского щита в позднем архее // Докл. РАН. - 2009б. - 424, № 2. - С. 249-253.

Шаров Н.В., Виноградов А.Н., Галдин Н.Е, Ганьшин Ю.В., Горбацевич Ф.Ф., Загородный В.Г., Зайцев В. Г., Ильченко В.Л., Исанина Э.В., Казанский В. И., Кальнин К. А., Караев Н.А., Козлов Н.Е., Кузнецов А.В., Лизинский М.Д., Лобанов К. В., Медведев Р. В., Платоненкова Л. Н., Пожиленко В. И., Полякова В. А., Рисположенский Ю.А., Рослов Ю.В., Смирнов Ю.П., Смитсон С., Смолькин В. Ф. Сейсмогеологическая модель литосферы Северной Европы: Лапландско-Печенгский район. - Апатиты: КНЦ РАН, 1997. - 226 с.

Эволюция земной коры и эндогенной металло-генической зональности северо-восточной части Балтийского щита (связь металлогении с глубинным строением) / Под ред. И. В. Белькова. - Ленинград: Наука, 1987. - 107 с.

Coblentz D.D., Richardson R.M., Sandiford M. On the gravitational potential on the Earth's lithosphere//Tectonics. - 1994. - 13. - P. 929-945.

Kroner A., Compston W. Archean tonalitic gneiss of Finish Lapland revisited: zircon ionmicroprobe ages // Mineral. Petrol. - 1990. - 76. - P. 33-41.

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). - Apatity: KSC RAS, 1995. - 144 p.