Тепловой режим земной коры в зоне перехода от Балтийского щита к Баренцевоморской плите
Аннотация
Введение: Рассматриваются проблемы изучения термического режима земной коры в зоне перехода от Балтийского щита к Баренцевоморской плите. Выполненный анализ опирается на результаты температурных измерений в глубокой скважине П-1, пробуренной на перешейке между полуостровами Средний и Рыбачий, данных о естественной радиоактивности вскрытых ею пород и их теплопроводности. Методика: Приведены общие сведения о строении верхней части земной коры в районе бурения скважины по материалам геологических и сейсмических исследований. Дано краткое описание комплекса геофизических исследований и геолого-технологических испытаний по стволу скважины П-1 с акцентом на результаты полевых температурных измерений в скважине. Выполнены лабораторные измерения теплопроводности образцов керна по скважине П-1, которые демонстрируют некоторые различия между терригенными породами рифея и архейскими кристаллическими породами. Даны обобщѐнные результаты определения концентрации радиогенных элементов в породах керна скважины, показывающие значимую дифференциацию терригенных пород рифея и кристаллических пород архея. Результаты и обсуждение: По данным комплексных исследований показана незначительная роль гидрогеологического режима в возмущении температурного поля по скважине. Методом Хорнера рассчитаны невозмущѐнные температуры на забоях буровых интервалов скважины и приведена оценка геотермического градиента для глубоких архейских горизонтов разреза, где величина теплового потока оценивается в 32 мВт/м2. Для рифейского терригенного комплекса разреза скважины П-1 величина невозмущѐнного теплового потока оценивается в 20 мВт/м2, что свидетельствует о влиянии приповерхностной температуры в период последнего оледенения. Рассчитанные по данным о содержании радиогенных элементов величины теплогенерации пород позволили оценить полную величину невозмущѐнного поверхностного теплового потока в районе скважины П-1 на уровне примерно 34 мВт/м2. Выводы: Сформулированы основные результаты исследования совокупности характеристик теплового режима земной коры в зоне перехода от Балтийского щита к Баренцевоморской плите.
Скачивания
Литература
2. Kremenetsky A.A., Milanovsky S.Y., Ovchinnikov L.N. A heat generation model for continental crust based on deep drilling in the Baltic Shield. Tectonophysics, 1989, vol. 159, I. 3‒4, pp. 231‒246. DOI
3. Kukkonen I.T. Heat production map of northern and central part of the Fennoscandian Shield based on geochemical surveys of heat producing elements. Tectonophysics, 1993, vol. 225, I. 1‒2, pp. 3‒14. DOI
4. Kolskaya sverhglubokaya. Nauchnye resultate i opyt issledovanyi [Kola Superdeep. Scientific results and research experience]. Orlov V.P., Laverov N.P. (eds.). Moscow, Technoneftegaz publ., 1998, 260 p. (In Russ.)
5. Levashkevich V.G. Zakonomernosty raspredelenia geothermical polya okraine Vostochno-Evropeyskoy platform (Barentsevomorsky i Belarusian-Pribaltiysky region). Diss. d-ra. geol. min. nauk [Patterns of distribution of the geothermal field of the outskirts of the East European platform (Barents Sea and Belarusian-Baltic regions)]. Moscow, 2005, 332 p. (In Russ.)
6. Buyanov A. F., Glaznev V. N., Raevskii A. B., Skopenko G. B. Kompleksnaya interpretatsiya dannykh gravimetrii, seismometrii i geotermii [Complex interpretation of gravimetry, seismometry and geothermal data]. Geofizicheskii zhurnal – Geophysical journal, 1989, vol. 11, no. 2, pp. 30–39. (In Russ.)
7. Glaznev V.N., Raevsky A.B., Sharov N.V. A model of the deep structure of the north-eastern part of the Baltic Shield based on joint interpretation of seismic, gravity, magnetic and heat flow data. Tectonophysics, 1989, vol. 162, I. 1‒2, pp. 151‒164. DOI
8. Mitrofanov F.P., Sharov N.V., Zagorodny V.G., Glaznev V.N., Korja A. Crustal structure of the Baltic shield along the Pechenga - Kostomuksha - Lovisa geotraverse. International Geology Review, 1998, vol. 40, I. 11, pp. 990‒997. DOI
9. Glaznev V.N. Raevsky A.B., Skopenko G.B. A threedimensional integrated density and thermal model of the Fennoscandian lithosphere. Tectonophysics, 1996, vol. 258, I. 1‒4, pp. 15‒33. DOI
10. Glaznev V.N. Kompleksnye geofizicheskie modeli litosfery Fennoskandii [Complex geophysical models of the lithosphere of Fennoscandia]. Apatity, «KaeM» publ., 2003, 252 p. (In Russ.)
11. Mints M.V., Glaznev V.N., Muravina O.M., Sokolova E.Yu. 3D model of Svecofennian Accretionary Orogen and Karelia Craton based on geology, reflection seismics, magnetotellurics and density modelling: Geodynamic speculations. Geoscience Frontiers, 2020, vol. 11, I. 3, pp. 999‒1023. DOI
12. Balagansky V.V., Glaznev V.N., Osipenko L.G. Rannepro-teroziskaya evoluchiay severo-vostoka Baltiyskogo shchita: terran analysis [Early Proterozoic evolution of the north-east of the Baltic Shield: terrein analysis]. Geotektonika – Geotectonics, 1998, no. 2. pp. 16‒28. (In Russ.)
13. Shipilov E.V., Tyuremnov V.A., Glaznev V.N., Golubev V.A. Paleogeographyceae obstanovki yi tectonical deformation Barentsevomorskoy continental okraine v Kaynozoye [Paleogeographical situations and tectonic deformations of the Barents Sea continental margin in the Cenozoic]. Doklady RAN – RAS Reports, 2006, vol. 407, no. 3, pp. 378‒383.
14. Kozlov N.E., Sorokhtin N.O., Glaznev V.N., Kozlova N.E., Ivanov A.A., Kudryashov N.M., Martynov E.V., Zalitsev V.A., Matyushkin A.V., Osipenko L.G. Geology archaea Baltiyskogo shchita [Geology of the Archaea of the Baltic Shield]. Saint Petersburg, «Science» publ., 2006, 329 p. (In Russ.)
15. Sorokhtin N.O., Kozlov N.E., Glaznev V.N. Martynov E.V. A Study in Earth’s Geological Evolution. The Baltic Shield. USA. Hoboken: John Wiley & Sons publ., 2020, 588 p.
16. Sorokhtin N.O., Kozlov N.E., Glaznev V.N., Kulikov N.V., Chikirev I.V., Martynov E.V., Marchuk T.S. Archei i neoproterosia poluostrovov Rybachy i Sredny (Baltiysky shchit): geology, geodynamics, neftegasonosnost i almazonosity [Archaea and Neoproterozoic peninsulas Rybachy and Sredny (Baltic Shield): geology, geodynamics, oil and gas and diamond content]. Saint-Petersburg, «Science» publ., 2022, (in press). (In Russ.)
17. Simonov A.P., Guberman D.M., Yakovlev Yu.N., Snetko P.P., Berzin R.G., Suleymanov A.K., Andryushchenko Yu.N., Zamozhnyaya N.G. Poluostrov Rybachy (Barentsevo more): novye dannye au tectonics i perspectives neftegazonosnosti rifeiskikh otlozheny pribrezhnoy zone Kolskogo poluostrova [Rybachy Peninsula (Barents Sea): new data on tectonics and prospects for oil and gas content of Riphean sediments of the coastal zone of the Kola Peninsula]. Doklady RAN – RAS Reports, 2002, vol. 284, no. 6, pp. 795–801. (In Russ.)
18. Glaznev V.N., Sorokhtin N.O., Raevsky A.B., Kozlov N.E. Identificachiaya korovykh otrazenii v zone perejoda ot Baltiyskogo shchita k Barentsevomorskoy plite kak osnova prognosirovania poleznykh iscopaemic [Identification of crustal reflections in the transition zone from the Baltic Shield to the Barents Sea Plate as the basis for forecasting minerals]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2014, no. 1. pp. 95‒102. (In Russ.)
19. Mints M.V., Glaznev V.N., Konilov A.N., Kunina N.M., Nikitichev A.P., Raevsky A.B., Sedykh Yu.N., Stupak V.M., Fonarev V.I. Rannii dockembrea severo-vostoka Baltiyskogo shchita: paleogeodynamics, stroenie i evolution continental corri [Early Precambrian of the north-east of the Baltic shield: paleogeodynamics, structure and evolution of the continental crust]. Trudy geological institute RAN – Proceedings of the Geological Institute of the RAS, no. 503, Moscow, «Scientific world» publ.,1996, 287 p. (In Russ.)
20. Mints M.V., Glaznev V.N., Raevsky A.B. Trechmernaya model geological stroenia verkhney corri rayona Kolskoy Superchubockeu skvazhiny yi sopredelnykh territorium Kolskogo poluostrova [Three-dimensional model of the geological structure of the upper crust of the Kola ultra-deep well area and adjacent territories of the Kola Peninsula]. Geotektonika – Geotectonics, 1994, no. 6. pp. 3‒22. (In Russ.)
21. Popov Y.A., Pevzner S.L., Pimenov V.P., Romushkevich R.A. New geothermal data from the Kola Super Deep well SG-3. Tectonophysics, 1999, vol. 306, I. 3‒4, pp. 345–366. DOI
22. Glaznev V.N., Kukkonen I.T., Raevskii A.B., Ekinen Ya. Novye dannye o teplovom potoke v tsentral'noi chasti Kol'skogo poluostrova [New data on the heat flow in the central part of the Kola Peninsula]. Doklady RAN – RAS Reports, 2004, vol. 396, no. 1, pp. 102–104. (In Russ.)
23. Agarkova M.A. Teploprovodnost porod zemnoy corri severo-zapada Murmanskoy oblasti. Geophysical yi petrophysical issledovania: methodics yi geological interpretation dannykh [Thermal conductivity of rocks of the earth's crust of the north-west of the Murmansk region. Geophysical and petrophysical research: methodology and geological interpretation of data]. Voronezh, «Nauchnaya kniga» publ., 2022, pp. 5‒10. (In Russ.)
24. Bekasova N.B., Popov Yu.A., Romushkevich R.A. Teploprovodnost osadochnykh porod Barentsevomorsky region.Preprint Geological Institute. [Thermal conductivity of sedimentary rocks of the Barents Sea region. Preprint of the Geological Institute]. Apatity, Kola Scientific Center of the USSR Academy of Sciences, 1990, 48 p. (In Russ.)
25. Bayushkin I.M., Trofimov N.S. Geochemistry i mineralogy urana i toriya [Geochemistry and mineralogy of uranium and thorium]. Moscow, VIMS, 2016, 260 p. (In Russ.)
26. Smyslov A.A. Uran i toriy v zemnoy kore [Uranium and thorium in the earth's crust]. Leningrad, Nedra publ., 1974, 231 p. (In Russ.)
27. Prensky S. Temperature measurements in boreholes: an overview of engineering and scientific applications. The Log Analyst, 1992, vol. 33, no. 3, pp. 313‒333.
28. Pasquale V., Chiozzi P., Gola G., Verdoya M. Depth-time correction of petroleum bottom-hole temperatures in the Po Plain, Italy. Geophysics, 2008, vol. 73, no. 6, pp. E187–E196. DOI
29. Peters K.E., Nelson P.H. Criteria to determine borehole formation temperatures. Analyzing the thermal history of sedimentary basins: methods and case studies. SEPM Special Publication, 2012, no. 103, pp. 5–15.
30. ZetaWare Utilities - Bottom Hole Temperature Horner Correction [Electronic resource]: URl
31. Deighton I., Tibocha E., Dotsey P. MaxG basin temperature modelling using bottom hole temperature datasets. Unconventional Resources Technology Conference. Denver, Colorado. USA. 2014, pp. 273‒288. DOI
32. Kukkonen I.T., Rath V., Kivekäs L., Šafanda J., and Čermak V. Geothermal studies of the Outokumpu Deep Drill Hole, Finland: Vertical variation in heat flow and palaeoclimatic implications. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 2011, vol. 188, no. 1–2, pp. 9–25. DOI
33. Demezhko D.Yu., Gornostaeva A.A. Reconstruchiay dolgovremennykh izmeneny teplovogo potoka cherez zemnuyu poverkhnost po dannym geothermia glubokikh skvazhin [Reconstructions of long-term changes in heat flow through the earth's surface according to the geothermia of deep wells]. Geologiya i geofizika – Geology and Geophysics, 2014, vol. 55, no. 12, pp. 1841–1846. (In Russ.). DOI
34. Demezhko D.Yu., Gornostaeva A.A., Antipin A.N. Geothermicheskii otsenki teplovogo regima v osnovaniyah pozdnepleistocenovskh lednikov shchitov. Chact. II. Scandinavian shchit [Geothermal estimates of the thermal regime at the bases of late Pleistocene ice sheets. Part II: Scandinavian Shield]. Uralsky geophysicheskii vestnik – Ural Geophysical Bulletin, 2018, no. 2(32), pp. 20‒33. (In Russ.). DOI
35. Rybach L. Determination of the heat production rate. Handbook of Terrestrial Heat-Flow Density Determination. Kluwer Academic Publishers. Dordrecht, 1988, pp. 125‒142. DOI
36. Ruedas T. Radioactive heat production of six geologically important nuclides. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, vol. 18, no. 9, pp. 3530‒3541. DOI
37. Glaznev V.N., Muravina O.M., Mints M.V., Chernyshova D.M. Teplogeneratchiya porod fundamenta tsentralnoy chasti Vostochno-Evropeyskogo kratona [Heat generation of basement rocks in the central part of the East European Craton]. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Geologiya – Proceedings of Voronezh State University. Series: Geology, 2021, no. 3, pp. 60–78. (In Russ.). DOI
38. Fuchs S., Norden B., International Heat Flow Commission. The Global Heat Flow Database: Release 2021. GFZ Data Services. DOI