Кандалакшско-Ботнический глубинный разлом является объектом комплексного геолого-геофизического исследования в связи с освоением Штокмановского газового месторождения на Кольском полуострове. В процессе изучения структуры и сейсмичности приповерхностной зоны земной коры в районе трассы проектируемого магистрального газопровода Штокман - Волхов проведены: 1) линеаментный анализ топографической карты, на которую были нанесены линии предполагаемых разломов, соответствующие руслам наиболее крупных рек, крупных ручьев, озерам, заливам; 2) анализ геологического разреза по линии нивелирования I класса; 3) сопоставление результатов линеаментного анализа с результатами анализа геологического разреза по линии нивелирования. При определении сейсмических рисков на карту нанесены очаги землетрясений, произошедших в районе исследований; дана оценка воздействия зарегистрированных землетрясений на проектируемый трубопровод и произведен расчет сейсмической интенсивности в ближайшей от эпицентра землетрясения точке проекта трассы трубопровода. Георадиолокационные исследования участков Кандалакшской сейсмогенной зоны, интерпретация и анализ полученных радарограмм позволили выделить линеаменты, совпадающие по локализации с разломами, подповерхностными границами, обозначенными на геологическом разрезе, с высокой точностью оконтурить слои насыпных и природных грунтов и пород и идентифицировать участки с аномальными физико-механическими свойствами, приразломные зоны, а также границу скального основания под мореной и сделать вывод о том, что произошедшие землетрясения не оказали бы значимого воздействия на проектируемый трубопровод. Таким образом, в исследованном районе возможно осуществление промышленного строительства (в том числе линейно-протяженных объектов) с учетом ограничений, обусловленных полученными в ходе георадиолокационного анализа показателями сейсмичности Кандалакшско-Ботнического глубинного разлома.
Вестник Мурманского государственного технического университета
2020. — Выпуск 1
Содержание:
В работе рассматриваются магнитоупругие явления в образцах горных пород. Исследования представляют интерес для решения проблем нелинейной геофизики, а также некоторых вопросов материаловедения.Отобраны магнетитсодержащие породы и руды из различных геологических структур Кольского региона с целью изучениямагнитоупругих эффектов. Все образцы подвергнутывоздействию упругих механических колебаний в лабораторных условиях. Эксперимент осуществлялся в условиях изменения параметров воздействия акустических волн. Предварительно изучено влияниеамплитуды используемого сигнала на магнитное состояние образцов на основе магнетитсодержащего амфиболита из структуры хребта Серповидный. По результатам эксперимента сделан вывод о целесообразности использования в дальнейшем импульсного сигнала с большой амплитудой. На основе пород с различным содержанием ферромагнетика изучено влияние направления сигнала относительно вектора остаточной намагниченности образцов. Значения естественной остаточной намагниченности используемых образцов варьируют от 100 А/м до 0,5 А/м. В ходе исследования установлено, что для породы с высоким содержанием магнетита наблюдается зависимость пространственного поведения вектора от направления акустического воздействия. В частности, при углах 100 и более градусов между направлением фронта акустической волны и вектором намагниченности образцов пространственное положение вектора существенно меняется. Для слабомагнитных образцов статистически значимые зависимости и закономерности не установлены. На заключительном этапе изучено влияние продолжительности воздействия упругих механическихколебаний на магнитное состояние пород. Результаты исследования также указывают на взаимосвязьмежду влиянием данного параметра акустического воздействия и количеством магнитного вещества в породе. Так, в процессе акустического воздействия на образцы с высоким содержанием ферромагнетика наблюдается значительный отклик магнитного состояния образцов. В целом, сделан вывод о большей перспективности изучения магнитоупругих эффектов на сильномагнитных образцах по сравнению с образцами пород, содержащих меньшее количество ферромагнетика.
Ключевые слова
Активная разработка карьеров в Республике Карелии способствует совершенствованию системы контроля параметров буровзрывных работ с целью обеспечения безопасности зданий и сооружений вблизи горнодобывающих объектов. В ходе изучения сейсмического эффекта промышленных взрывов рассмотрена технология взрывных работ и описана типичная схема взрывания на горном предприятии. На карьерах Костомукшского горно-обогатительного комбината для снижения сейсмического эффекта применяется короткозамедленное взрывание. Созданная в Карелии система мониторинга позволяет определять не только телесейсмические землетрясения, но и события регионального и локального масштаба. Взрывы регистрируются сейсмическими станциями Карельской сети и других регионов, если магнитуда события составляет более 1,7. В результате проведенного анализа волновых форм записей сейсмической станции KOS6, находящейся в нескольких километрах от карьеров, отмечается четкое вступление поперечной волны. Значения локальных магнитуд взрывов, установленные в течение шести месяцев 2018 г., изменяются от 1,5 до 2,5 и не превышают 3. Построенная осредняющая прямая показывает зависимость магнитуды от общего заряда; отмечаются факты ее роста с увеличением общей массы заряда, а также существенного разброса данных от осредняющей прямой. В процессе исследования определена возможность снижения сейсмического воздействия промышленных взрывов посредством использования эффективных схем короткозамедленного взрывания.
Ключевые слова
В рудах месторождения золота Оленинское (северо-западная часть зеленокаменного пояса Колмозеро-Воронья, Кольский п-ов, Россия) в краевой части зерен галенита, пирротина, фрейбергита отмечены тонкие полиминеральные срастания, в состав которых кроме перечисленных сульфидов входят пираргирит, диафорит, физелиит, учукчакуаит, ульманит и некоторые другие минералы. Эти срастания рассматриваются нами как результат кристаллизации сульфидного расплава, получившегося при нагреве до температуры свыше 500 °C входящих в состав руды минералов халькофильных элементов, имеющих низкую температуру плавления (Zn, Ag, Cd, Tl, Pb, As, Sb, Bi, Se, Te и некоторые другие). О таком происхождении изученных срастаний свидетельствуют: 1) сложный полиминеральный (до 6 минеральных видов) состав срастаний; 2) отсутствие признаков замещения ранних минералов поздними; 3) обязательное участие в составе срастаний минералов свинца, серебра, сурьмы, т. е. элементов с низкой температурой плавления их соединений; 4) каплевидные либо неправильной формы округлые выделения сульфидов и сульфосолей в матрице основного сульфида-хозяина; 5) выделение таких срастаний в виде обособлений на границе сульфидов и жильных минералов либо в виде микропрожилков в кварце. Частичное плавление рудных минералов с образованием сульфидного расплава и последующая его кристаллизация проходили на палеопротерозойском этапе при метаморфизме сформировавшихся ранее рудоносных пород в условиях средней части амфиболитовой фации при температуре выше 500 °C. Признаки наложенного метаморфизма руды выявлены также и на расположенном в той же части пояса Колмозеро-Воронья медно-молибденовом порфировом месторождении Пеллапахк.
Ключевые слова
Геодинамические и петрогеохимические исследования в пределах Кейвского домена Балтийского щита показали, что в позднем архее на него были надвинуты окружавшие его микроконтиненты, в результате чего Балтийский щит вступил в режим кратонизации. Таким образом, Кейвскиймикроконтинент можно считать древнейшим из известных на сегодня срединных массивов континентальной коры. Вследствие специфики геодинамической эволюции на его поверхности возникли условия формирования уникальных по объемам стратиформных залежей глиноземистого сырья. В статье описывается и обосновывается механизм формирования глинозема за счет физико-химического разложения метаморфизованных осадочных комплексов архея и раннего протерозоя Кольского региона Балтийского щита. Исследования металлогенической направленности процессов преобразования континентальной коры архея в пределах Кейвскогомикроконтинента и его обрамления позволяют предположить также, что формировавшиеся в осадочном чехле углеродистые сланцы Кейвского домена могут быть существенно обогащены нанозолотом. Это позволит центральной части Кольского региона стать крупной золотоносной провинцией. Авторы считают, что металлогенический прогноз на основе геодинамических реконструкций представляется перспективным направлением дальнейших исследований раннедокембрийских комплексов. Данная статья является продолжением серии публикаций по структурно-вещественному исследованию Кейвского домена.
Ключевые слова
Изучение и датирование пород в районе Центрально-Кольского блока (Кольский полуостров) обусловлены необходимостью разработки Лицевского урановорудного района, наиболее перспективного в отношении добычи урана в Кольском регионе, расположенного в непосредственной близости от изучаемого района и сложенного аналогичными гнейсами кольской серии. В пределах Центрально-Кольского блока архейские комплексы представлены гранито-гнейсами и мигматитами с реликтами биотит-плагиоклазовых, биотит-амфибол-плагиоклазовых гнейсов, амфиболитов, гранат-биотит-плагиоклазовых иглиноземистых гнейсов,содержащих прослои железистых кварцитов (кварцевых метасоматитов) различной мощности. Породы неоднократно метаморфизованы в условиях от высокотемпературных ступеней амфиболитовой фации до гранулитовой фации. Геологическими и геохронологическими методами установлена последовательность геологических процессов, проявленных в породах кольской серии северо-западного обрамления Печенгской структуры. Результаты U-Pb-датированияопределены по зернам циркона следующего генезиса: метаморфического - в гнейсе; магматического и метаморфического - в метагаббро; метаморфического и метасоматического - в кварцевом метасоматите. Полученные данные позволили установить возрастную последовательность геологических процессов: 2,8 млрд лет назад - время метаморфизма гранат-биотитовых гнейсов; 2 722 ± 9 млн лет - кристаллизации гранодиоритов; 2 636 ± 41 млн лет - образование аплитовидных гранитов; 2 620 ± 16 млн лет - внедрение пегматитов; возраст аплитовидных гранитов и пегматитов отмечает заключительные этапы архейской эволюции района; 2 587 ± 5 млн лет - внедрение габброидов, 2 522-2 503 млн лет - период термального процесса, с которым связано образование кварцевых метасоматитов во время метаморфизма габбро и гранат-биотитовых гнейсов; 2 507 ± 7 млн лет - метаморфизм, рассланцевание и будинирование габброидов.
Ключевые слова
Исследование геоэкологических и гидрохимических характеристик воды Фадеева ручья (поверхностного источника) и родника "Фадеев ручей" (подземного источника), находящихся в Кольском районе Мурманской области, проведено с целью выявления влияния на формирование ее гидрохимического состава антропогенного фактора, обусловленного прежде всего последствиями строительства и реконструкции Восточной объездной автодороги, расположенной вокруг г. Мурманска. Отбор проб осуществлен с учетом требований нормативных документов к выполнению измерений; испытания проводились по стандартным методикам гидрохимического анализа. В процессе исследования установлено, что воды Фадеева ручья и подземного источника имеют естественное происхождение; влияние техногенных факторов отсутствует. Вода в Фадеевом ручье мягкая, слабоминерализованная, со значительными колебаниями цветности в зависимости от сезона; присутствует болотное питание водных массивов. Воду родника можно охарактеризовать как близкую к нейтральной, мягкую, ультрапресную, имеющую переменчивый химический состав в зависимости от сезона года. Увеличение содержания поллютантов в пробах родниковой воды отмечается в сезоны с обильным снеготаянием и наиболее интенсивным выпадением атмосферных осадков, которые могут вымывать загрязняющие вещества из почвы или материнской породы. Сравнение качественного состава воды из поверхностного и подземного водоисточников показало, что в точках отбора проб природные воды имеют естественный генезис и не подвергаются воздействию антропогенного фактора.
Ключевые слова
Орнопромышленный комплекс Мурманской области (ГПК) оказывает негативное влияние на природные экосистемы и ухудшает качество окружающей среды, поскольку освоение невозобновляемых минеральных ресурсов связано со значительным преобразованием и разрушением природных сообществ. Для Мурманской области, где ГПК является основой экономики, исследования по достижению целей устойчивого развития сопряжены: 1) с поиском новых комплексных подходов по обеспечению разработки и внедрения в производство экологически дружественных технологий добычи и переработки минерального сырья; 2) поиском управленческих решений, обеспечивающих переход к экономике замкнутого цикла; 3) созданием и развитием особо охраняемых природных территорий, в том числе компенсационного типа; 4) восстановлением нарушенных территорий; 5) развитием природоподобных технологий извлечения ценных компонентов из минерального сырья и 6) охраной окружающей среды. Кроме того, необходимо осуществлять постоянный поиск баланса интересов местных сообществ и горнодобывающих корпораций в контексте сохранения окружающей среды и экономического развития для поддержания социальной устойчивости. Без создания основ государственной политики по внедрению подходов экономики замкнутого цикла, использование даже уже существующих технологий будет идти медленными темпами. В статье приведен обзор разработанных в Кольском научном центре РАН дружественных к окружающей среде технологий переработки минерального сырья и защиты окружающей среды, реабилитации нарушенных территорий в условиях воздушного промышленного загрязнения, очистки воды и почвы от загрязнения нефтью и нефтепродуктами, а также примеры территориальной охраны природы, не блокирующие развитие ГПК.
Ключевые слова
Проблема обеспечения устойчивости массива горных пород приобретает особое значение в условиях теплового взаимодействия горных выработок с многолетнемерзлыми горными породами. В статье представлены результаты изучения эффективности пассивной системы тепловой защиты породного массива криолитозоны. На основе численного моделирования с использованием программного комплекса ANSYS FLUENT выполнены исследования теплового взаимодействия большепролетной камерной выработки с массивом многолетнемерзлых горных пород. На примере гипотетической трехмерной модели горной выработки с различными вариациями материального состава защитной конструкции (обделки) выработки и использованием конвективного теплообмена в технологическом канале (воздушном зазоре) проведены расчетные исследования особенностей температурного режима конструктивных элементов обделки. Выполнена оценка прогнозируемой глубины оттаивания горной породы в зависимости от конструктивного исполнения и материального состава обделки и продолжительности теплового воздействия на породный массив. Изучено влияние термического сопротивления защитной конструкции горной выработки на глубину и динамику оттаивания породного массива, которая определяет условия сохранения его криогенного состояния и требования к горнотехническим системам регулирования теплового режима. Установлены температурные градиенты, формирующиеся в конструктивных элементах обделки, которые могут способствовать возникновению термических напряжений, оказывающих негативное влияние на напряженно-деформированное состояние защитной конструкции выработки. На примере принятых модельных представлений технологического канала (температура поступающего воздуха, ширина канала) показано слабое влияние теплообмена за счет свободной конвекции на интенсивность теплового взаимодействия горной выработки и породного массива. Для снижения теплового воздействия на защитную конструкцию горной выработки и массива многолетнемерзлых пород необходимо повышение интенсивности теплообмена в технологическом канале за счет понижения температуры воздуха, поступающего в канал, или использования вынужденной конвекции на основе организации специальной системы вентиляции.
Ключевые слова
На основе детального исследования донных отложений 15 малых озер южной части Республики Карелии были рассчитаны усредненные фоновые значения 42 элементов, в том числе тяжелых металловкак наиболее опасных загрязнителей окружающей среды. Полевые работы, включающиеотбор проб донных отложений, проводились в период с 2016 по 2018 гг. Основными инструментами отбора служили пробоотборник Limnos, позволяющий получить колонки донных отложений высотой до 60 см с последующим разделением на слои по 1 см, и ручной бур, способный отбирать пробы до 15-метровой глубины. Все образцы подготовлены и проанализированы по единой методике. Определение химических элементов осуществлялось при помощи масс-спектрометра с индуктивно-связанной плазмой ISP-MS. Анализ аналогичных исследований на территории Мурманскойобласти и стран Скандинавского полуострова, имеющих сходные геологические условия с территорией Республики Карелии, а также анализ собственных геохимических и геохронологических данных позволил выделить слои донных отложений малых озер Карелии, образовавшиеся в доиндустриальный период развития общества. Общая выборка составила от 73 до 76 проб в зависимости от элемента. Учитывая, что полученные данные не подчиняются нормальному закону распределения, что нередковстречается в геохимии, за усредненные фоновые концентрации химических элементов принималось значение медианы выборки. Результаты близки к данным, ранее полученным для территорий соседних регионов, включая Мурманскую область и страны Скандинавского полуострова.Кроме того, установлено, что усредненные фоновые концентрации химических элементов в донных отложениях озер юга Карелии близки к усредненным фоновым концентрациям этих же элементов в осадках водотоков южной части республики. Исключения составляют литофильные элементы, которые в большей степени тяготеют к отложениям водотоков, где они контролируются терригенной составляющей речных осадков. Новые сведения можно использовать при дальнейших эколого-геохимических исследованиях донных отложений малых озер, подверженных антропогенному воздействию.
Ключевые слова
Глобальное потепление климата и усиление антропогенной нагрузки на арктический шельф способствуют развитию термоабразивных процессов побережья западного сектора российской Арктики. Комплексное исследование (геофизическое, гидроакустическое, геолого-геоморфологическое и гидрофизическое) верхней осадочной толщи и рельефа дна Карского и Печорского морей осуществлено в июне - июле 2019 г. в ходе рейса научно-исследовательского судна "Академик Николай Страхов". Для проведения опробования современных осадков использовались дночерпатели и ударная грунтовая трубка. Места отбора проб определялись на основе анализа данных батиметрической съемки дна и непрерывного сейсмопрофилирования. В результате проведенных исследований выполнено картирование рельефа и современных осадков в пределах Карского и Печорского морей и установлено, что для Печорского бассейна характерны различные типы осадков и отложений (пелитовые илы, алеврито-пелитовые илы, глины, алевриты, пески и моренные отложения), а в Карском море в основном распространены тонкие осадки (пелитовые илы). Небольшое количество песков и алевритов среди донных осадков Карского бассейна следует связывать с незначительнымпривносом в него терригенного обломочного материала с континента и его глубоководностью. Широкое распространение в южной и центральной частях Печорского моря псаммитовых фаций обусловлено его мелководностью, интенсивной поставкой большого количества песчано-алевритового материала речным стоком, процессами солифлюкции и термоабразииберегов. В 2020 г. планируется очередной рейс НИС "Академик Николай Страхов" для продолжения исследования верхней осадочной толщи и рельефа дна морей западного сектора российской Арктики с целью обоснования наиболее вероятного сценария развития изменения природной обстановки на шельфе, связанного прежде всего с сокращением площади ледового покрова.
