Экспедиции на Кольский полуостров.
Синергетические отклики разновозрастных кристаллических ансамблей юго-западной части Кольского полуострова на современные глубинные (термобарические) и поверхностные (тектоноклиматические) активизации.
(экспедиции 2014-2017 гг)
Проведение экспедиций осуществляется под эгидой Московского областного отделения Всероссийской общественной организации «Русское географическое общество
На протяжении двух с половиной лет нами организуются экспедиции с различными исследовательскими и познавательными целями в различные районы Кольского полуострова. Интерес к региона не праздный, ведь именно здесь можно увидеть открытый Балтийский щит, его рельеф и основные породы, взять пробы для проведения аналитических работ. Именно эти факторы и стали определяющими для начала работ в регионе.
Экспедиции имели своей целью две основных точки на полуострове: хребет Сальные тундры — исследование проводилось с целью сбора материала и последующего построения моделей рельефообразования, так как расчленённость хребта на блоки, их выраженность в рельефе, строении и существенная разница вещественном составе стоящих рядом блоков, различная скорость роста, позволяют построить различные динамические модели с учётом многофакторного влияния различных сил на конкретный объект. Второй точкой приложения интересов является огромная кольцевая структура расположенная между г. Алакуртти и г. Зареченск, включающая в себя Иовское водохранилище. Данный объект был обнаружен при работе с открытыми источниками данных по дистанционному зондированию земли — космоснимки. Отсутствие информации в открытых источниках о данном объекте подвигло нас на пристальное его изучение. Первичный сбор информации начался в конце 2014 года. Удалось определить как границы объекта, так и его сложное внутреннее строение.
На рисунках представлены космоснимки с различных спутников взятые в открытых сточниках в интернете:
Рис.1 (по данным сервиса Yandex.ru)
На рис. 1 не просматривается сама структура, там не менее уже здесь можно обратить внимание на определённую кольцевую структуру диаметром около 30 км расположенную чуть ниже центральной части изображения. Её практически по кругу опоясывает Иовское водохранилище. Сама эта структура разделена разломами с простиранием юго-запад — северо-восток на три части, максимальные высоты в которых определены пиками сопок: самая северная возвышенность, г. Тюртойва — 493,6 м; средняя возвышенность, г. Копполойва — 454,6 м; южная возвышенность, г. Вице-Кумпу — 428,4 м. Обратите внимание на падение высот которое происходит от севера к югу, хоть оно и незначительно, но эа динамика прослеживается во всех амплитудах макроструктуры. Так же весьма примечательно, что река Тумча, которая течёт через г. Алаккурти и впадает в Иовское водохранилище имеет весьма специфическое русло: участки идеально прямого течения заканчиваются резкими поворотами русла (иногда под прямым углом), что говорит о довольно молодом возрасте водотока и указывает на твёрдые кристаллические породы по которым течёт река.
На следующем рисунке, в рельефе, макроструктура читается более выразительно.
Рис.2 (по данным сервиса Wikimapia.org, физическая карта Google)
На рис.2 отображена макроструктура, бровка которой близ г Алаккуртти и г. Зареченск хорошо читается и представляет собой замкнутое кольцо с амплитудами на юге от 263,0 м в районе оз. Малый Яурман и 272,0 м в районе оз Сояярви (г. Мановара), до амплитуд 555,0 м в районе г. Каменные горы, 622,0 м — г. Кайта, 594,0 м — г. Пайуайв на севере. По восточной и западной бровкам макроструктуры идёт постепенное повышение амплитуд. Наиболее выразительно это можно увидеть если ехать на машине в сторону погранперехода «Сала» — после г. Алакуртти дорога поднимается на бровку макроструктуры в районе г. Улантойнвара, откуда видно расходящиеся дугой сопки формирующие бровку.
Для более детального ознакомления с макроструктурой на рис. 3 приведена увеличенная физическая карта. Здесь очень хорошо читаются как различные разломы,
с приоритетным простиранием северо-восток — юго-запад и северо-запад — юго-восток. Они формируют определённую матрицу, блоки которой представляют собой ромбы определённой направленности: дистанционными методами определено, что восточный острый угол ромба ориентирован в район минимума высот расположенного в Белом море между мысом Турий и островами Сидоров и Кемь-Луды. Две северных грани ромба ориентированы параллельно северным граням прибрежных полос Кольского и Скандинавского полуостровов. Но последнее может быть простым местным совпадением, так как при смещении на север ромбы сохраняют свою ориентацию острым углом на впадину в Белом море, поворачиваясь соответственно вокруг неё, как вокруг оси.
В центральной части макроструктуры явно выражена центральная горка (г. Вайтитундра — 458,0 м) характерная для объектов сформированных при активном динамическом процессе который может носить ударный или взрывной характер. Указать однозначно на конкретную природу происхождения данной структуры довольно трудно. Однако, в ходе дальнейшего исследования были получены следующие материалы позволяющие подойти к решению этого вопроса. Как видно на физической карте, в центральной части кристаллические породы разорваны множеством разломов. Их происхождение весьма интересно, так как неподалёку находится сейсмически активный район (район г. Кандалакши), где землетрясения порой достигают 4 баллов и более. Причиной такой активности принято считать движения литосферных плит. Однако применять такую модель для данного региона весьма затруднительно. Причиной активности может являться активная дегазация в данном регионе. Балтийский щит, представляя из себя структуру приповерхностный уровень которой сложен из множества блоков активно взаимодействующих между собой не может задерживать сочащиеся газы, как происходит в районах восточно-сибирской платформы и прочих газоносных провинциях, так как не имеет перекрывающего четвертичного слоя. В итоге газы не скапливаются под покрышкой а могут свободно проходить по разломам в межблоковом пространстве.
Рис.3. (по данным сервиса Wikimapia.org, физическая карта Google)
Косвенным подтверждением данного предположения могут обнаруженные зоны активной дегазации в районах разломов (рис. 4,5,6,7). При этом данные зоны дегазации чётко зонированы. Первая зона активной дегазации выявлена в разломах малой кольцевой структуры которая опоясана Иовским водохранилищем.
В озёрах центральной части этой структуры выявлены множественные естественные полыньи, диаметром более метра, происхождение которых невозможно объяснить иным фактом, как просачивание со дна тёплых вод или газов. Так как в ближайших районах не обнаружено активного повышения поверхностной температуры связанной с эндогенными процессами, можно предположить, что данные полыньи образованы за счёт растворения льда выделяющимися газами
Рис.4 (по данным сервиса Bing.com)
. Самый интересный вопрос, над которым мы сейчас работаем это определение состава газа выходящего через полыньи.
Рис.5 (по данным сервиса Bing.com)
Вокруг этих естественных «лунок» формируются древовидные лучи расходящиеся от центра. Можно так же обратить внимание, что эти «лунки» выстраиваются по определённой структуре, скорее всего отражающей рельеф дна.
Рис.6 (по данным сервиса Bing.com)
Можно было бы предположить, то данные полыньи являются результатом деятельности придонных микроорганизмов которые в процессе своей жизнедеятельности выделяют газ, способный растворить лёд. Но, во-первых, количество и размер «лунок» таков, что позволяет усомниться в этом предположении. Толщина льда здесь будет колебаться около одного метра, и объём придонной микрофлоры способной выделить такое количество газа что бы растворить лёд и поддерживать полыньи открытыми должен быть колоссален, фактически это должно быть болото. Мы же говорим о микроорганизмах живущих на скальных породах, где и период вегетации мал, и самих питательных веществ минимум — все озёра и реки которые приходилось наблюдать имели каменное дно и минимумом растительности на камнях. Тем более что озёра эти проточные, и холодные талые весенние воды просто внесут потоком весь лёгкий субстрат который мог бы образоваться на дне. Более того, нет достаточного подноса органического вещества для активного размножения придонных микроорганизмов. Во-вторых, расположение озёр, на которых обнаружены «лунки», их чёткое зонирование и распределение «лунок» по определённым закономерностям говорят об упорядоченности. Такой эффект может быть достигнут только при условии, что газы растворяющие лёд сочатся в большом количестве через трещины и разломы. Расположение ряда «лунок» близко друг к другу говорит о активной дегазации.
Рис.7 (по данным сервиса Bing.com)
Так же опровергается вариант того, что данные «лунки» являются оставленными рыбаками объектами. На рис. 8 показаны рыболовные лунки: чётко видны следы от снегохода, протоптанные дорожки между лунками, нет ни каких древовидных трещин расходящихся в стороны, размер рыболовных рунок настолько мал, что их не рассмотреть.
Рис.8 (по данным сервиса Bing.com, рыболовные лунки)
При этом видны и «естественные лунки» образованные процессами дегазации. Зоны активной дегазации в районе макроструктуры ограничены её бровкой и определены только в озёрах расположенных на разломах. Интересно что одна из самых активных зон расположена практически на оси разлома проходящего от г. Архангельск, через г Кандалакша далее на северо-запад, северо-восточная часть макроструктуры. Исследование доступных материалов дистанционного исследования земли выявило, что ни на каких озёрах вблизи макроструктуры нет больше аналогичных «лунок». Единичные объекты встречаются в районе Кандалакшских тундр, так же на приразломных озёрах, что лишний раз наводит на мысль о тесной связи между сейсмической активностью и дегазацией. Об активном геологическом прошлом региона говорят и кимберлитовые трубки, обнаруженные на островах Белого моря и рельеф данного района, где на фоне остальных явно выделяется провал в Белом море достигающий глубин 350 м., что является значительным показателем на фоне средних глубин моря. Здесь же, в районе г. Кандалакши, сосредоточены гравитационные минимумы и максимумы, а так же магнитные аномалии.
Рис.9 (совмещение физической карты и карты магнитных аномалий)
На рис.9 приведен результат совмещения карт: физической карты местности и карты магнитных аномалий. Хорошо видно, как на полученной схеме выделяется магнитная аномалия границы которой прямо коррелируют с границами макроструктуры. При наличии более свежих и детальных материалов можно получить более качественный результат, однако он не будет сильно отличаться от вышеприведённого. Можно сказать, что морфологически выявленная структура определена и в геологических показателях.
Рис.10 (совмещение физической карты и редукции Буге)
На рис. 10 приведен результат совмещения физической карты региона и данных по редукции Буге. Здесь как и на предыдущей просматривается аномалия границах расположения макроструктуры.
При анализе карт статистики землетрясений исследуемого района за период 1971 — 2012 гг так же выявилась интересная закономерность: в периферийных зонах, где методами дистанционного исследования были выявлены «лунки» сейсмическая активность за указанный период наблюдений проявлялась максимально как в количестве землетрясений так и в их амплитуде. В этом ключе интересно проанализировать время сейсмического события сопоставив его с рядом внешних факторов влияющих на подвижки в литосфере. На рис. 11 приведена схема анализа статистики землетрясений за указанный период.
Рис.11 (анализ статистики землетрясений за период 1971-2012 гг)
При этом в центральной зоне ни какой сейсмоактивности за период наблюдений не выявлено.
Материалы полученные при обработке на современном оборудовании позволили качественно визуализировать макроструктуру. Результаты представлены на рис. 12,13.
Рис. 12 (вертикальная проекция)
Рис. 13 (вид на макроструктуру под углом в направлении юг-север)
В ходе анализа границ макроструктур показательной является зона в районе г. Зареченск, где была возведена Иовская ГЭС. При её строительстве был прорублен канал, который чётко проходит по границе макроструктуры. Фотографии бровки этого канала приведены ниже (рис. 14,15,16).
Рис. 14 (участок канала Иовской ГЭС)
Рис. 15 (участок канала Иовской ГЭС)
Рис. 16 (участок канала Иовской ГЭС)
Здесь, в периферийной части макроструктуры обнаружены разнообразные формы проявления брекчирования различных по прочности и плотности древних горных породы, что говорит о сильном и быстротечном динамическом процессе, произошедшем в данной местности. Интересен тот факт, что во внутреннем объёме объекта количество брекчированных пород не возрастает, и даже уменьшается. Взятые для анализа образцы пород показали высокое содержание кремне-шелочных и ряда тяжёлых химических элементов, в сочетании с радиогенными химических элементами.
В районе пристани, выше по течению относительно Иовской ГЭС, используя ручной радиомер, было выявлено повышение уровня радиоактивности до ста микрорентген в час. Аномалия прослеживалась на протяжен нескольких сот метров практически на одном уровне. Измерения проводились лишь в прибрежной зоне, так как для измерений с воды необходима была лодка, которой не было.
Решение задачи установления природы и пространственно-временной связи возникновения наблюдаемых морфоструктурных форм брекчирования (различных по плотностным и прочностным свойствам кристаллических пород в разномасштабных региональных кальдерных и линеаментных проявлениях) важно для понимания, как роли историко-геологических и геодинамических предпосылок, так и пространственно-временного резонансного наложения и сочетания внешних астрофизических факторов с глубинными эндогенными и приповерхностными тектоно-климатическими силами и факторами, обусловившими проявления конкретных процессов рельефообразования в данном конкретном месте Балтийского щита.
По данным геологических карт в периферийной зоне макроструктуры сосредоточено сосредоточена максимальная концентрация тяжёлых, в том числе радиоактивных, и редкоземельных элементов (платина, палладий, золото, уран и пр.).
Работы по исследованию объектов продолжаться. Результатами новых экспедиций и исследований будут представлены на сайте Московского областного отделения «Русского географического общества».
Исследовательский коллектив, участники экспедиций:
Гриппа Н.В. – член МОО ВОО РГО
Декханов М.М. – член МОО ВОО РГО
Ивлиев А.И. – к. г.-м. н. ГИН РАН
Полещук А.В. – к. г.-м. н. ГИН РАН
Кравцов В.В. – к.т.н., зав. лабораторией дистанционного зондирования РУДН