В течение первого года реализации проекта развернута сеть из девяти широкополосных сейсмических станций, установленных в трех основных мегаблоках, слагающих Кольский полуостров. Пять станций установлены в непосредственной близости от крупных апатит-нефелиновых (станции APA и LVZ), бадделеитовых (станции VRF и KOVD) и мультиметальных (станция NIK) месторождений. Кроме того, конфигурация вновь созданной сейсмической сети позволяет провести оценки глубинного скоростного строения и параметра затухания сейсмических волн центральной и Арктической частей Кольского полуострова, а также уточнить положение сейсмогенерирующих структур. По данным постоянных станций “Апатиты” (APA) и “Ловозеро” (LVZ), на основе анализа записей сейсмических волн с 2000 года впервые были получены глубинные скоростные модели поперечных волн до глубин порядка 300 км методом функций приемника. Для анализа были использованы сейсмические записи обеих станций начиная с 2000 года. Для сравнения скоростных структур Хибинского и Ловозерского массивов, данные были разделены на четыре группы – по одной, характеризующей структуры массивов и две, характеризующие структуры Балтийского щита по данным станций APAи LVZ. Структура земной коры характеризуется градиентным увеличением скоростей поперечных волн с 3.2 до 3.9 км/с для всех полученных моделей, кроме модели области Хибинского массива, скоростная структура которого демонстрирует почти стабильную Vs, близкую к 3.8–3.9 км/с. Отличительной особенностью этой модели также является зона пониженных скоростей на глубине от 5 до 11 км, где Vs уменьшается с 3.7 до 3.4 км/с. Граница Мохо для моделей, характеризующих Балтийский щит и Хибинский массив, представляет собой единый раздел на глубине порядка 40 км. В модели, относящейся к Ловозерскому массиву, граница Мохо залегает на глубине порядка 48 км. Полученные результаты, в целом, не противоречат оценкам, приведенным в предыдущем исследовании изучаемого региона методом функций приемника. Единственное существенное различие – резкость границы Мохо в районе Ловозерского массива. В полученной ранее модели указывалось, что переход кора-мантия представляет собой зону, которая начинается на глубине 40 км и имеет мощность порядка 10 км. Это несоответствие можно объяснить отсутствием в цитируемой работе SRF, стабилизирующего процедуру инверсии, и гораздо большим количеством сейсмических данных, использованных в рамках проекта. Резкая граница Мохо выявлена также для близлежащих регионов южной и северной Финляндии, а также при интерпретации профилей ГСЗ “Кварц” и МОВЗ “Толстик-Хибины” (северная оконечность профиля 1-ЕВ). По данным интерпретации этих профилей, коро-мантийный переход определен на глубинах 43 и 41 км, соответственно. При интерпретации профиля “Кварц” на разрезе указано увеличение мощности коры в районе Хибинской и Ловозерской интрузий на величину порядка 2 км, возможно, сглаживающую резкую и локализованную аномалию глубины залегания границы Мохо под Ловозерским массивом. Возможным объяснением этой аномалии может являться наличие древнего коро-мантийного канала, питавшего интрузию в процессе формирования. Еще одним подтверждением высказанной гипотезы является выявленная скоростная аномалия в верхней мантии. На модели, характеризующей Ловозерский массив, в верхней мантии выявлена аномалия скоростей на глубинах 70 – 170 км. В отличии от, согласованного по остальным моделям, единого слоя пониженных скоростей в диапазоне глубин 90 – 140 км, в модели присутствуют два характерных слоя пониженных скоростей на глубинах 70 – 110 и 140 – 170 км. Возможно, эта особенность также является артефактом восходящей разогретой плюмовой струи, прорвавшей единый слой пониженных скоростей в верхней мантии. Все приведенные новые результаты свидетельствуют в пользу отнесения происхождения Ловозерского массива к древним плюмовым процессам. Такое объяснение происхождения изучаемых структур высказывается и по геохимическим данным.
Данные станций “Териберка” (TER), расположенной в Мурманском блоке, и станции “Ковда” (KVDA), расположенной в Беломорском блоке, были использованы для получения первых предварительных скоростных моделей на основе метода PRF. Мурманский блок характеризуется градиентным повышением скорости поперечных волн в коре с 3.2 до 4.1 км/с. На глубине порядка 11 км выявлен скачек скоростей связанный, вероятно, с границей перехода от верхней к нижней коре. Граница Мохо определена единым разделом на глубине 35 км со скачком скоростей с 4 до 4.3 км/с. Наиболее яркой особенностью верхней мантии является слой относительно пониженных скоростей на глубинах порядка 70 – 140 км. Скоростной разрез Беломорского блока несколько отличается от модели Мурманского блока. Скорости в коре находятся в диапазоне 3.3 – 3.9 км/с. Граница перехода верхняя-нижняя кора выявляется более явно на глубине порядка 14 км. Общая мощность коры составляет 33 км. Коро-мантийный переход характеризуется скачкообразным увеличением скоростей Vs с 3.9 до 4.2 км/с. В верхней мантии, также как для Мурманского блока, выявляется слой пониженных скоростей на глубинах 70 – 130 км с наибольшим падением скоростей на глубинах 100 – 130 км до скоростей 4.35 км/с.
Cкоростное строение коры различных блоков Кольского региона, несмотря на кажущее сходство, заметно различается. Так, наибольшую мощность, в среднем, имеет кора Кольского блока (40 км). Мощность коры Мурманского блока несколько больше, чем определено для Беломорского блока (35 и 33 км соответственно). Особое внимание следует уделить, впервые выявленному для всего Кольского региона, слою пониженных скоростей в верхней мантии. Его подошва на всех моделях находится на глубине 130-140 км, а кровля изменяется от 70 км для Мурманского и Беломорского блоков, до 90 км для Центрально Кольского блока. Выявленный слой является “средне литосферной неоднородностью” или MLD. Для западной части Балтийского щита он обнаружен на глубинах 90 – 130 км. Совокупность имеющихся сведений позволяет сделать вывод о том, что слой пониженных скоростей поперечных волн с кровлей на глубине порядка 80 км и подошвой на 140 – 150 км присутствует, по крайней мере, во всей центральной части Кольского полуострова.
Был выполнен подбор и обработка методом спектрально-временного анализа записей поверхностных волн от 45 землетрясений (Mw>5.6, 2000–2021 гг.) на широкополосных сейсмических станциях сетей I, IU, G, GE, DK, MN, NL, PL, CH, CZ, BE. Составлена представительная выборка дисперсионных кривых групповых скоростей волн Рэлея и Лява в диапазоне периодов 10–250 с, как можно более плотно и равномерно пересекающих Кольский полуостров. Всего рассчитано 1194 дисперсионных кривых для волн Рэлея и 743 – для волн Лява. Для дальнейших расчетов полученная выборка дополнена 1555 трассами для волн Рэлея и 1265 трассами для волн Лява, полученными авторами проекта ранее в ходе исследований глубинного строения Арктики. Методом поверхностно-волновой томографии для случая сферической поверхности построены карты распределений групповых поверхностных волн (по 18 карт для каждого типа волн) и выполнены оценки их горизонтального разрешения. Полученные результаты характеризуются более высоким горизонтальным разрешением по сравнению с существующими в настоящее время глобальными и региональными моделями для исследуемой области и позволяют проследить основные особенности строения коры и верхней мантии рассматриваемой территории.
Были выполнены комплексные U-Pb, SHRIMP геохронологические и изотопно-геохимические Nd-Sr-REE исследования для минералов (циркон, бадделеит) в породах крупнейших железорудных месторождений (BIF) Оленегорского рудного узла.
1. Adushkin, V.V., Goev, A.G., Sanina, I.A. et al. The Deep Velocity Structure of the Central Kola Peninsula Obtained using the Receiver Function Technique. Dokl. Earth Sc. 501, 1049–1051 (2021). https://doi.org/10.1134/S1028334X21120011
2. Goev, A.G., Sanina, I.A., Oreshin, S.I. et al. Receiver-Function Velocity Structure of the Lithosphere beneath the Khibiny and Lovozero Massifs, Northeastern Baltic Shield. Izv., Phys. Solid Earth 57, 605–613 (2021). https://doi.org/10.1134/S1069351321050062