О результатах бурения Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 в свете новой модели строения земной коры по данным глубинных электромагнитных зондирований. - презентация

1 О результатах бурения Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 в свете новой модели строения земной коры по данным глубинных электромагнитных зондирований с мощными контролируемыми источниками. 01 февраля 2013 г. Научный семинар ИНГГ СО РАН, г. Новосибирск Теория создает мифы. Эксперимент их разрушает и …. создает почву для новых мифов. Абдулхай Азымович Жамалетдинов д.г.-м.н., профессор ПетрГУ, академик РАЕН, гл. н.с Санкт-Петербургского филиала ИЗМИРАН, г. Санкт-Петербург, Россия гл. н.с. (по совместительству) Геологического института Кольского научного центра РАН, г. Апатиты, Россия. 1 Посвящается Учителю, профессору Александру Сергеевичу Семенову

2 Геологическая схема и положение места бурения Кольской сверхглубокой скважины СГ-3 (а), а также трассы МГД-эксперимента «Хибины» (б).

3 Кольская сверхглубокая скважина СГ-3. Дата рождения – 24 мая 1970 г; Рост – вверх 70 м, вниз – м. Вес 2000 тонн. Мускульная сила на крюке – 400 тонн. Родители – Мингео СССР и АН СССР, Крестные отцы – акад. В.И. Смирнов и чл.-корр. РАН Г.И. Горбунов.

4 Июль 2012 г.

5 Сводная диаграмма геофизических параметров разреза СГ-3. а: Vp- скорость продольных сейсмических волн; V s – то же, поперечных; t 0 – температура; G – геотермический градиент. б: - пористость; - сейсмическая анизотропия. в: Pm – проницаемость; - плотность. г: - - продольное электрическое сопротивление; - то же, поперечное; - электрическая анизотропия.

6 Кольская сверхглубокая скважина потерпела 4 аварии в районе глубины 12 км «вследствие резкого ухудшения условий бурения» 31 День рождения СГ-3 – 24 мая 1970 г. Демонтаж СГ-3 – лето 2008 г

7 3 Что такое - Земная кора по данным геологии и сейсмики ?

8 Что такое, Земная кора по данным геоэлектрики? 4

9 Новая модель строения Земной коры по результатам глубинных EM зондирований с использованием мощных контролируемых источников и MT-AMT данных [Zhamaletdinov, 2011] 6

10 Проводящие каналы J1, J2, J3 и гальванические токи в земной коре от МГД источника «Хибины» 11

11 Example of current-conductive channel in the field of MHD-sourceKhibiny over the Imandra-Varzuga structure. а – location of CD profile at the scheme of the conducting zones; b – diagram of MHD-data over the Imandra-Varzuga zone C - geological-geoelectrical cross-section. Legend (in circles): 1 – granite-gneiss of Lebyazhka; 2 – volcanites of Strelnya; 3 – effusives of Varzuga; 4 – schists and volcanites of the Tominga Series; 5 – gabbronorites of the Fedorov Tundra; 6 – location of the conductive channel. 10 Токопроводящие каналы в поле МГД-источника «Хибины» а - положение профиля CD на схеме проводящих зон; b - графики аномального магнитного поля и кажущегося сопротивления над Имандра- Варзугской зоной. с - геолого- геоэлектрический разрез на профиле CD. Легенда (в кружках): 1-гранито-гнейсы Лебяжки; 2- вулканиты Стрельны; 3- эффузивы Варзуги; 4 – сланцы и вулканиты на томингской серии; 5 – габбронориты Федоровой тундры; 6 – положение проводящих каналов.

12 Открытие промежуточного проводящего слоя дилатантно-диффузионной природы (ДД-слоя) по результатам частотных зондирований. 13

13 14 Геоэлектрический разрез (а) и три возможных варианта интерпретации результатов частотных зондирований (б) на гранитоидном комплексе Центральной Финляндии Варианты интерпретации: (I) геологическая, (II) тектоническая, (III) физическая. Слои: (1) морена, (2,3) гранито-гнейсы (верхняя кора), (4) протофундамент (нижняя кора и верхняя мантия)

14 Схема установки электромагнитного зондирования с генератором «Энергия-2» и промышленной ЛЭП на примере ВЛ «Кола-Серебрянка»

15 Сопоставление результатов электрокаротажа глубоких скважин "СГ-3" и Gravbergс геоэлектрическими разрезами, полученными по данным зондирований на постоянном токе и в волновой зоне ЧЗ.

16 Результаты электрокаротажа в стволе СГ-3 в сопоставлении с данными измерений температуры, изотопного соотношения Не 3 /Не 4 и объема бурового пространства. Обозначения кривых. -продольное сопротивление ; -поперечное сопротивление ; V - объем бурового пространства; - соотношение изотопов гелия; Q - плотность теплового потока; G -геотермический градиент (Не 3 /Не 4 ).10 8

17 5.1. ВЫВОДЫ ПО МОДЕЛИ СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ 1. Толща супракрустальных образований, мощностью км является собственно земной корой. Её главными особенностями являются резкая электрическая неоднородность, контрастный характер строения геологических образований, широкое распространение разломных (тектонизированных) структур, обусловленное ее повышенной хрупкостью (brittle zone), наличие флюидов, дренирующих супраструктуру (ДД-слой) за счет поступления на глубину метеорных вод и широкое распространение электронопроводящих сульфидно-углеродистых пород (коровых аномалий), имеющих биогенное, первично-осадочное происхождение. 2. Глубже км сопротивление коры резко увеличивается, Электрические свойства в горизонтальном направлении практически мало изменяются. Все это свидетельствует о том, что вещество литосферы пластифицируется (dactile zone), снижается пористость и резко сокращается содержание свободных флюидов. Свойства литосферы на этих глубинах определяются планетарными физико-химическими параметрами (давление, температура, вязкость), увеличением основности пород с глубиной и геодинамическими особенностями развития разных сегментов Земли. 3. Возможны два варианта интерпретации полученных результатов - в рамках структурно-тектонической концепции строения земной коры (таблица 1) и в рамках гравитационно-химической концепции (таблица 2).

18 3434 Таблица 1

19 34 Таблица 2

20 5.2. ВЫВОДЫ ПО КОЛЬСКОЙ СГ-3 К многочисленным материалам и открытиям Кольской СГ-3, опубликованным в монографиях и статьях, можно добавить следующие два результата, вытекающих из новой модели строения земной коры. 1. Кольская СГ-3 пересекла всю верхнюю, хрупкую земную кору и остановилась на кровле нижней, псевдо-пластичной земной коры, которая по показателю горизонтальной однородности электрических свойств может быть отнесена к верхней мантии. Граница между верхней, хрупкой земной корой и нижней, псевдо- пластичной, фиксируемая по резкому увеличению удельного электрического сопротивления, по-видимому, может быть идентифицирована с границей Конрада, но не в геологическом (вещественном) понимании, а в физическом. В этом случае граница Конрада может быть определена, как граница изменения физического состояния горных пород от хрупкого (brittle zone) к псевдопластичному (ductile zone). Отсюда следует вывод, что Кольская СГ-3 выполнила свою задачу и достигла границы Конрада. 2. Кольская СГ-3 явилась первооткрывательницей промежуточного проводящего слоя дилатантно-диффузионной природы (ДД-слоя), устанавливаемого в настоящее время практически повсеместно по данным электромагнитных зондирований как с естественными, так и с контролируемыми источниками. «Пробурив уникальную Кольскую сверхглубокую скважину, мы очень многое узнали и одновременно поняли, как мало мы еще знаем о строении своей планеты.» /к.т.н. А. Осадчий/

21 38 Благодарю за внимание и терпение

22 Публикации и доклады по модели электропроводности земной коры Статьи 1. Жамалетдинов А.А. Новое о строении континентальной земной коры по результатам электромагнитных зондирований с мощными контролируемыми источниками поля.// ДАН, Т. 438, 4, с Жамалетдинов А.А. О флюидной природе промежуточных проводящих слоев в земной коре по результатам электромагнитных зондирований и карота­жа сверхглубоких скважин. Физика Земли С Монография Жамалетдинов А.А., Теория и методика электромагнитных зондирований с мощными контролируемыми источниками (опыт критического анализа). / / ISBN Изд. Санкт-Петербургского университета, СПб, с Zhamaletdinov A.A. A New Model of the Earth Crust Structure from Results of Control Source Electromagnetic Soundings. // 21st EM Induction Workshop, Darwin: 25th – 31st July, 2012 (S5.0; S5.1, pp 1-4, oral) Жамалетдинов А.А. Новая модель строения континентальной земной коры по результатам электромагнитных зондирований с мощными контролируемыми источниками и по АМТ-МТ данным, (устный). // «Актуальные вопросы современных зондирующих систем». Международная конференция памяти С.Н. Кулика. 1-4 октября 2012 г., Киев, Украина. С. 35. Zhamaletdinov A.A. A New Model of the Earth Crust Structure from Results of the Control Source Electromagnetic Soundings. (устный) // 9-ая международная конференция «Проблемы Геокосмоса» октября 2012 года, Петродворец, Санкт-Петербург. Доклады