Магнитные аномалии зоны сочленения северо-восточной части Волго-Уральской антеклизы и Вычегодского прогиба

Республика Коми расположена в зоне сочленения крупнейших надпорядковых тектонических структур Европейского Северо-Востока России, к которым относятся Русская и Тимано-Печорская плиты. Они имеют сложное гетерогенное строение и длительную геологическую историю. Изученность южных районов РК в отличие от северных нефтегазоносных на сегодняшний день остается крайне низкой. Особенно это касается сейсмических работ, практически отсутствующих в исследуемом регионе. В связи с этим основными источниками данных о строении региона, участвующих в анализе глубинного строения и перспектив минерального сырья, остаются потенциальные поля.

На этапе выбора объекта исследований на территории северо-восточной окраины Русской плиты и сопредельных регионов нами проводились работы по трассированию протяженных разломов, пересекающих структуры Русской, Печорской, Западно-Сибирской плит, Тимана и Урала, с использованием геофизических данных. Интерпретировались аномалии магнитного поля с двухминутным разрешением EMAG2 (World Digital Magnetic Anomaly Map), составленные из спутниковых, аэро- и морских магнитных измерений институтом CIRES (Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences) [1]. Впоследствии для уточнения расположения разломов использовались данные открытой версии интерактивной электронной карты недропользования Российской Федерации, созданной центром «Минерал» ФГУНПП «Аэрогеология», ФГБУ «ВСЕГЕИ» по заказу Управления геологических основ, науки и информатики Роснедра. В частности, широко применялись карты поля силы тяжести, аномального магнитного поля и космогеологические карты [2, 3, 5].

Основная зона глубинных межрегиональных разломов имеет северо-западное простирание. В магнитном поле и региональной составляющей поля силы тяжести она проявляется зоной горизонтального градиента. Ортогональные к ней разломы северо-восточного простирания выявляются по системе чередующихся полосовых аномалий повышенных и пониженных значений локальных составляющих. Их ширина составляет порядка 25—35 км. Достаточно четко на картах потенциальных полей выявляются субмеридиональные глубинные разломы цепочками полосовых локальных аномалий шириной 5—25 км. Труднее всего трассируются субширотные глубинные разломы по зонам пережимов аномалий, участкам затухания интенсивности, коленообразным изгибам и разрывам линейных аномалий, которые прослеживаются фрагментарно. По результатам предыдущих исследований [4—6, 10, 13, 15] в пределах Тимано-Печорской плиты также выделяются две системы ортогональных разломов — субмеридионально-субширотная (С — Ю, З — В) и диагональная (СЗ — ЮВ, СВ — ЮЗ), где наибольшую выраженность в потенциальных полях имеет диагональная система разломов.

Проведенные работы позволили нам выявить узлы пересечения системы ортогональных глубинных разло- 25

мов на территории северо-восточной окраины Русской плиты. Наименее изученный геолого-разведочными работами район Зимстанского узла пересечения ортогональной системы разломов стал объектом наших исследований. Данный участок располагается в области тройного сочленения Кировско-Кажимского авлакогена и Коми-Пермяцкого свода Волго-Уральской ан-теклизы с Вычегодским прогибом Мезенской синеклизы, осложненной присутствием высоконамагниченных пород Локчимского траппового поля (рис. 1).

Целью настоящих исследований являлось изучение магнитного поля в пределах Зимстанского узла пересечения систем ортогональных глубинных разломов с выявлением локальных магнитных аномалий, связанных с геологическими телами «трубочного» типа. В статье приводятся первые результаты пешеходных магниторазведочных работ, проведенных на этой территории.

Объекты и методы исследования

В блоковой структуре архейско-раннепротерозойского кристаллического фундамента Русской плиты площадь Зимстанского узла расположена в зоне краевых дислокаций северо-восточной оконечности ВолгоУральской антеклизы. В структуре осадочного чехла она приурочена к северо-восточной части Кировско-Кажимского авлакогена, находясь в области сочленения последнего с расположенным северо-восточнее Вычегодским прогибом Мезенской синеклизы. Граница между этими структурами проводится достаточно условно по резкому увеличению мощности осадочного чехла. В геологическом строении принимают участие два структурно-формационных этажа, различающихся характером распространения, мощностью, вещественным составом и другими признаками. Нижний отвечает кристаллическому фундаменту платформы. Он сложен (по имеющимся представлениям) метаморфогенными породами архея и нижнего протерозоя. Глубина залегания кристаллического фундамента составляет 2.5—3.5 км, а на северо-востоке поверхность кристаллического фундамента погружается до глубин 3.5—4.5 км и более. Верхний структурно-формационный этаж представлен образованиями осадочного чехла рифейско-вендско-го, девонского, каменноугольного и пермского возра-

Рис. 1. Схема расположения ортогональных разломов на структурно-тектонической карте фундамента (по [12, 13]) Европейского Северо-Востока России и объекта исследований (во врезке) по структуре платформенного чехла (по [12]): 1 — ортогональные разломы по геофизическим данным и узлы их пересечения; 2 — контуры Локчимского траппового поля (по [7]); 3 — границы структур: надпорядковых (а) и I порядка (б)

Fig. 1. The scheme of orthogonal faults on the structural — tectonic map of basement (according to: [12, 13]) of the European northeast of Russia and the object of research (in the sidebar) on the structure of platform cover (according to: [12]): 1 — orthogonal faults from geophysical data and nodes of their intersection; 2 — contours of the «Lokchim trap field» (according to: [7]); 3 — boundaries of structures: superorder (a) and I order (b)

ctob, перекрытыми покровом четвертичных отложений [12, 13 и др.].

Локчимское трапповое поле выявлено в 2002 г. специалистами ЗАО «Аэрогеофизика» при интерпретации данных аэромагнитных и наземных гравиметрических съемок масштаба 1:200000. На территории левобережья среднего течения р. Вычегды ими был выделен аномальный магнитоактивный объект, характеризующийся причудливыми амебообразными очертаниями, который получил название Локчимского траппового поля [7] (рис. 1, врезка). Проведенные исследования позволили сделать заключение, что данный объект сложен высоконамагниченными и плотными породами и залегает на поверхности дорифейского кристаллического фундамента, от центра которого в разные стороны растекаются лавовые потоки, представленные базальтами и долеритами. Однако буровыми скважинами траппы Локчимского поля пока не вскрыты. Возраст вулканитов Локчимского траппового поля был ими определен по косвенным признакам как среднерифейский, но не исключалась вероятность девонского возраста [4, 6, 7 и др.].

На основе ревизии съемок магнитного и гравиметрического полей масштаба 1:200000 по аномальным значениям поля силы тяжести в редукциях Буге и Фая в пределах Зимстанского узла пересечения ортогональных разломов намечены локальные участки для проведения рекогносцировочных полевых магнито-разведочных работ (Локчимский, Фроловский, Зим-станский). Намеченные участки располагались в градиентных зонах на периферии региональных максимумов гравиметрического и магнитного полей, предположительно обусловленных телами основного (ультраосновного (?)) состава, на предмет обнаружения изометричных локальных аномалий магнитного поля в ходе проведения наземной магнитометрической съемки (рис. 2).

Наземные рекогносцировочные и детальные магниторазведочные работы в 2016—2017 гг. проводились в пределах Фроловской аномальной зоны. Всего отработано 17 профилей. Магнитометрические исследования выполнялись пешеходными приборами МИНИМАГ,

Рис. 2. Сопоставление локальных гравиметрических аномалий: Лопыдино (1), Фроловск (2), Зимстан (3) с аномальным магнитным полем (по [8]) 1:200000 масштаба

Fig. 2. Comparison of local gravimetric anomalies: Lopydino (1), Frolovsk (2), Zimstan (3) with an anomalous magnetic field (according to: [8]) 1: 200000 scale которые предназначены для измерения модуля геомагнитного поля. Предел основной систематической погрешности магнитометра при измерении магнитной индукции не превышает ±2 нТл. Шаг между пунктами наблюдения составлял 50 м. Расстояние между профилями при детальных работах — 100 м. Топографическая привязка выполнялась с помощью навигатора GPS Garmin 62S, точность привязки при полной видимости горизонта достигала 3 метров. Привязка производилась через каждые 100 м.

Одновременно с рядовыми наблюдениями измерялись вариации магнитного поля, которые использовались при обработке и интерпретации магниторазведочных данных по стандартной методике. Магнитометрическая станция устанавливалась в спокойном магнитном поле и вела регистрацию вариаций с шагом в 1 минуту. Привязка времени между магнитометрами выполнялась с помощью GPS Garmin 62S, точность привязки составляла ±1 секунду.

Шлиховое опробование отрабатывалось по стандартной методике вблизи выявленных локальных магнитных аномалий в руслах ручьев Луктырнаель, Пармаель, Седъель. Объем проб составлял 35—40 л.

Результаты исследованийи обсуждения

В рамках полевых сезонов 2016—2017 гг. наземные магниторазведочные работы Фроловского участка проводились как по системе региональных рекогносцировочных профилей с шагом наблюдений 50 м, так и в виде детальной площадной магнитометрической съемки масштаба 1:5000 с целью локализации выявленных в процессе рекогносцировочных маршрутов аномалий.

На первом этапе при помощи компьютерной программы Surfer Golden Software по результатам полевых работ была построена схематическая карта аномального магнитного поля с профилями и пикетами наблюдений (рис. 3), отражающая общее представление о характере поведения магнитного поля на исследуемом участке, которое в принципе не отличается от опубликованных данных. Но в градиентной области перехода от пониженных значений аномального магнитного поля к повышенным нами выявлены по крайней мере три изолированные локальные магнитные аномалии с повышенными значениями магнитного поля небольшой интенсивности.

В пределах этих трех выявленных аномалий нами была проведена детальная площадная магнитометрическая съемка масштаба 1:5000 с целью локализации объектов на местности. Шаг наблюдений составлял 50 м, расстояние между профилями — 100 м.

В результате обработки и интерпретации магниторазведочных данных при помощи программы Microsoft Office Eхсel построены графики аномального магнитного поля по отдельным профилям, которые сведены в единую карту графиков (рис. 4), и схематическая карта аномального магнитного поля с детализацией участков (рис. 5). На карте первая положительная аномалия (АН1) представлена в виде отдельно стоящей изолированной аномалии с интенсивностью 15 нТл. Она имеет эллипсовидную форму размером 200 х 300 м. Вторая магнитная аномалия (АН2) интенсивностью 12 нТл имеет также слегка вытянутую форму с размерами 100 х 200 м. Третья локальная аномалия (АН3) с разме-

Рис. 3. Карта аномального магнитного поля участка «Фроловский». Схема магниторазведочных профилей: 1 — изолинии аномального магнитного поля, 2 —отрицательные значения магнитного поля, 3 — положительные значения магнитного поля, 4 — пункты наблюдения, 5 — номера профилей

Fig. 3. The map of the anomalous magnetic field of the Frolovsky area. Scheme of magnetostriction profiles: 1 — isolines of an anomalous magnetic field, 2 — negative values of the magnetic field, 3 — positive values of the magnetic field, 4 — points of observation, 5 — profile numbers

Рис. 4. Карта графиков аномального магнитного поля участка АН1: 1 — графики А Та, 2 — линии профиля, 3 — точка наблюдения, профиль/пикет.

Fig. 4. Map of the graphs of the anomalous magnetic field of area AH1: 1 — graphs A Ta, 2 — line profile, 3 — point observation, profile / picket

рами 300 x 500 м представлена в виде овала интенсивностью до 14 нТл.

По характерным точкам отдельных графиков аномального магнитного поля методом касательных была рассчитана глубина залегания магнитоактивных масс, представленных в виде штоков (трубок) неправильной формы субвертикального заложения (рис. 6). Магнитоактивные тела приурочены к градиентной зоне аномального магнитного поля, зоне разлома. Верхние кромки аномалеобразующих объектов залегают на глубине от 50 м до 100 м.

Рис. 5. Карта аномального магнитного поля с детализацией участков: 1 — изолинии аномального магнитного поля, 2 — отрицательные значения магнитного поля, 3 — положительные значения магнитного поля, 4 — локальные магнитные аномалии

Fig. 5. The map of the anomalous magnetic field with the detailing of the areas: 1 — isolines of anomalous magnetic field, 2 — negative values of magnetic field, 3 — positive values of magnetic field, 4 — local magnetic anomalies

Рис. 6. График расчета глубины залегания верхней кромки магнитоактивных масс аномалии участка АН1

Fig. 6. Graph of the calculation of the depth of occurrence of the upper edge of the magnetoactive masses of the anomaly of area AH1

Н=1/2(1/2АХ+1/2ДХ1)=53м

Состав хромшпинелидов из района Фроловской аномалии

1 о?|	Тип линии	Сигма вес. %		Атом. %		Оксид	Вес. % оксида		Сигма вес. % оксида
		т. н. 1	т. н. 2	т. н. 1	т. н .2		т. н. 1	т. н. 2	т. н. 1	т. н. 2
O				57.88	58.1
Mg	K-серия	0.17	0.17	5.01	4.32	MgO	7.16	6.05	0.28	0.27
Al	K-серия	0.17	0.15	6.75	4.39	Al 2 O 3	12.2	7.76	0.32	0.29
Si	K-серия	0.08	0.09	0.47	0.84	SiO2	1	1.75	0.18	0.19
Cr	K-серия	0.35	0.39	23.81	26.33	Cr2O 3	64.14	69.43	0.51	0.58
Fe	K-серия	0.28	0.31	6.08	6.02	FeO	15.49	15.02	0.35	0.4
Сумма:				100	100		100	100

О присутствии близ поверхностных тел основного (ультраосновного(?)) состава свидетельствуют многочисленные находки неокатанных хромшпинелидов идеального октаэдрического габитуса (см. таблицу) при шлиховом опробовании. По данным микро-зондового анализа хромшпинелидов, проведенного С. С. Шевчуком в Институте геологии Коми НЦ УрО РАН, было выявлено, что они соответствуют производным ультраосновных мантийных магм. Результаты ми-крозондового экспресс-анализа хромшпинелидов из района Фроловской аномалии свидетельствуют о том, что этот участок является аномальным по наличию неокатанных хромшпинелидов, в которых содержание Cr2O3 превышает 64 %. На бинарной диаграмме в координатах Cr2O3 — Al2O3 фроловские хромшпинелиды располагаются в поле развития дунитов и гарцбургитов, а соотношение хромистости, рассчитанное по формуле Cr/(Cr + Al)*100, также указывает, что эти высокохро-мистые хромшпинелиды сформировались в глубинных высокотермодинамических условиях верхней мантии [16, с. 941-950].

Минерагенические особенности Фроловской магнитометрической аномалии района Зимстанского узла пересечения систем ортогональных разломов позволяют нам сделать предположение о присутствии здесь производных основных или щелочно-ультраосновных мантийных магм. Совершенно очевидно, что данный регион требует дальнейших детальных геолого-геофизических исследований.

Заключение

В ходе полевых наземных магнитометрических исследований в районе Фроловского участка в градиентной зоне аномального магнитного поля нам впервые удалось обнаружить три изолированные локальные магнитные аномалии с повышенными значениями магнитного поля небольшой интенсивности (12-15 нТл) и размерами в плане от 100 x 200 м до 300 x 500 м.

Шлиховое опробование показало, что Фроловский участок является аномальным по наличию неокатанных хромшпинелидов идеального октаэдрического габитуса. Результаты микрозондового экспресс-анализа хромшпинелидов свидетельствуют о том, что содержание Cr2O3 в них превышает 64 %. Минерагеническая специфика Фроловской аномалии предположительно характеризуется нами как производная основных или щелочно-ультраосновных мантийных магм.