Seismological characteristics of the earth's crust of southeastern part of the Phennoscandinavian shield (Russia)

N. V. Sharov; V.S. Kulikov; V. V. Kulikova; E. V. Isanina; N. A. Krupnova

doi:10.24028/gzh.0203-3100.v32i3.2010.117526

Authors

N. V. Sharov Institute of Geology Karelian Research Centre, RAS, Russian Federation
V.S. Kulikov Institute of Geology Karelian Research Centre, RAS, Russian Federation
V. V. Kulikova Institute of Geology Karelian Research Centre, RAS, Russian Federation
E. V. Isanina Regional geoecological center, "Urangeo", Russian Federation
N. A. Krupnova Federal State Unitary Research and Production Enterprise for Marine Geological Exploration Works "Sevmorgeo", Russian Federation

DOI:

https://doi.org/10.24028/gzh.0203-3100.v32i3.2010.117526

Abstract

He deep structure of the Arkhangelsk region - Karelia border area was studied by generalizing earlier data, obtained by RWM, DSS and ECWM, and the results of new geological studies carried out by the Institute of Geology, Karelian Research Centre, RAS. The associated results of seismic (RWM, DSS, ECWM) research and other geophysical and geological data are discussed. This integrated approach makes it possible to reveal all principal differences in the seismic parameters of the upper crust in the section interval from the surface to a depth of 5- 7 km and their variation pattern that are due to geological-structural characteristics at the modern erosion section level. An increase in wave velocity near the surface is assumed to be connected with the presence of highly metamorphosed complexes or mafic-ultramafic magmatic rocks. Seismic parameters in the depth range 7-12 to 25-30 km are stable over the entire territory studied, and depth-dependent variations in velocity (maximum velocity in the upper and middle portions of the crust is not more than 6,2-6,5km/s) show an inversion pattern. The rock composition of the Earth's crust to a depth of 25-30 km is assumed to differ negligibly from that of the upper part of the section. A hypothesis of the nature of the crust-mantle transition layer in the region as a relict of the crystallized head portion of a Palaeoproterozoic Windy Belt plume is put forward. The evolution of the region's crust and the directions of large-scale movements in it are shown in general terms.

References

Байи Л., Оже Т., Кошерн А., Трофимов Н.Е., Голубев А. И., Ткачев А. В., Черкасов С. В. Новые данные о возрасте Бураковской расслоенной интрузии (Карелия) // Докл. РАН. - 2009. - 426, № 2. - С. 202-206.

Глубинное строение и сейсмичность Карельского региона / Под ред. Н. В. Шарова. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2004. - С. 50-62.

Гончаров А. Г., Кальнин К. А., Лизинская М. Д., Лобач-Жученко С. Б., Платоненкова Л. Н., Чекулаев В. П. Сейсмогеологическая характеристика земной коры Карелии // Проблемы комплексной интерпретации геолого-геофизических данных. - Ленинград: Наука, 1991. - С. 53-84.

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

Куликов В. С., БычковаЯ. В., Куликова В. В., Зудин А. И. Роль глубинной дифференциации в формировании палеопротерозойского лавового плато коматиитовых базальтов Синегорье (ЮВ Фенноскандия) // Петрология. - 2005. - 13, № 5.- С. 516-537.

Куликов В. С., Бычкова Я. В., Куликова В. В., Костицын Ю. А., Покровский О. С., Васильев М. В. Интрузив Руйга как типовой представитель малоглубинной фации палеопротерозойской перидотит-габбро-коматиит-базальтовой ассоциации Ветреного Пояса, юго-восточная Фенноскандия // Петрология. - 2008. - 16, № 6. - С. 571 - 592.

Куликова В. В. Волоцкая свита - стратотип нижнего архея Балтийского щита. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 1993. - 250 с.

Куликова В.В., Куликов В.С., Бычкова Я.В., Бычков А. Ю. История Земли в галактических и солнечных циклах. - Петрозаводск: КарНЦ РАН, 2005. - 250 с.

Левченков О. А., Лобач-Жученко С. Б., Сергеев С. А. Геохронология Карельской гранит-зеленокаменной области // Изотопная геохронология докембрия. - Ленинград: Наука, 1989. - С. 63-72.

Лобач-Жученко С. Б., Сергеев С. А., Левченков О. А., Овчинникова Г. В., Котова Л. Н., Крылов И. Н., Яковлева С. З. Водлозерский гнейсовый комплекс раннего архея и его структурно-метаморфическая эволюция. Изотопная геохронология докембрия.- Ленинград: Наука, 1989. - С. 14-45.

Лохов К. И., Антонов А. В., Устинов В. Н., Лукьянова Л. И., Просолов Э. М., Гольцин Н. А. Раннепроторозойские глубинные породы дайкового комплекса Костомукши: к проблеме источника изотопно-легкого углерода в осадочных комплексах людиковия // Матер. XIV Междунар. конф. «Связь поверхностных структур с глубинными» (27-31 октября, 2008, Петрозаводск). - Петрозаводск, 2008. - С. 29-31.

Пухтель И. С., Журавлев Д. 3., Куликова В. В., Самсонов А. В. Коматииты Водлозерского блока (Балтийский щит) // Докл. АН СССР. - 1991. - 317, №1. - С. 197-202.

Смолькин В. Ф., Шарков В. А. Древний циркон (3,8 млрд. лет) в раннепротерозойских вулканитах Восточной Карелии как свидетельство существования раннеархейской коры // Матер. Междунар. конф., посвященной 250-летию ГГМ им. В. И. Вернадского. - Москва: ГГМ РАН, 2009. - С. 232-234.

Строение литосферы Балтийского щита / Под ред. Н. В. Шарова. - Москва: Наука, 1993. - 165 с.

Чекулаев В. П., Арестова Н. А., Бережная Н. Г., Пресняков С. Л. Новые данные о возрасте древнейшей тоналит-тродьемитовой ассоциации Балтийского щита // Стратиграфия, геологическая корреляция. - 2009. - 17, № 2. - С. 124-128.

Шаров Н. В., Клабуков Б. Н., Соколов С. Я., Исанина Э. В., Крупнова Н. А. Геолого-геофизическая модель строения земной коры по профилю Ладожское озеро - Онежское озеро - Белое море // Урал. геофиз. вестн. - 2007. - № 2-3 (11-12). - С. 126-136.

Amelin Y. V., Heaman L. M., Semenov V.S. U-Pb geochronology of layered mafic intrusions in the eastern Baltic Sheld: implications for the timing and duration of Paleoproterozoic continental rifting // Precambrian Res. - 1995. - 75. - P. 31-46.

Bleeker W., Hamilton M., Ernst R, Kulikov V. The search for Archean-Paleoproterozoic supercratons: new constaints on Superior-Karelia-Kola correlations within Superia, including the first ca 2504 (Mistassini) ages from Karelia. Symp. HPP-04 From Rodinia to Nuna and beyong. - Oslo: Achnowledgement - 2008. - 33 IGC. - 1353244.

Ernst R., Fedotov Zh., Gladkochub D., Kulikov V., Puchkov V., SharkovE., Yarmolyuk V. Map of Dolerite Dyke swarms and related units of Russia and selected adjacent regions // 33 IGC. Symp. MPI-04 Mafic duke swarms: A global perspective.- Oslo: Achnowledgement, 2008. - 1340003.h t t p : / / k a r e l n e d r a . k a r e l i a . r u / g e o l i n f o r m / onego skv3.htm

Lobach-Zhuchenko S. B., Chekulaev V.P., Seigeev S. F., Levchenkov O. A., Kiylov I. N. Archaean rocks from Southeastern Karelia (Karelian granite-greenstone terrain) // Precambrian Res. - 1993. - 62. - P. 375-397.

Puchtel J. S., Haase K. M., Hofman A. W., Kulikov V.S., Nemchin A. A. Petrology and geochemistry of crus tally contaminated komatiitic basalts from Vetreny Belt SE Baltic Shield: Evidence for an early Proterozoic mantle plume beneath rifted Archean continental lithosphere // Geochim. et cosmochim. Acta. - 1997. - 61. - P. 1205-1222.

Puchtel J. S., Hofman A. W., Amelin Y.V., Garbe-Schonberg C.-D., Samsonov A. V., Shchipansky A. A. Combined mantle plume-island arc model for the formation of the 2.9 Ga Sumozero-Genozero // Geochim. Cosmochim. Acta. - 1999. - 63, - P. 3579-3595.

Puchtel I. S., Humayuna Munir, Walker Richard J. Os- Pb-Nd isotope and highly siderophile and lithophile trace element systematics of komatiitic rocks from the Volotsk suite, SE Baltic Shield // Precambrian Res. - 2007. - 158. - P. 119-137.