Сравнение петрофизических свойств пород пренит-пумпеллиитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма (Кольский п-ов)

В районе верхнего течения р. Соукерйоки, расположенном в северной части палеопротерозойской Печенгской палеорифтогенной структуры, обследованы метавулканиты матертинской свиты пильгуярвинской серии, а также дайковые тела интрузивных пород — габбродиабазов, габбро (рис. 1). Метавулканиты представлены породами базальтового состава, метаморфизованными в условиях пренит-пумпеллиитовой фации ( Р = 3—6 кбар, Т = 0—250 °С): диабазами, шаровыми лавами, лаво- и туфобрекчия-ми, туфами, на долю которых приходится главная часть объема толщи. Среди интрузивных образований наиболее распространены метагаббродиабазы, образующие тела северо-восточного и меридионального простирания. Текстура пород массивная. К главным породообразующим минералам относятся плагиоклаз (Pl), хлорит (Chl), актинолит (Act), кварц (Qz). Присутствуют второстепенные и акцессорные минералы — флогопит, эпидот, ильменит, ортоклаз, апатит, серпентин, карбонат, пренит. Образцы шлифов пренит-пумпеллиитовой фации метаморфизма представлены на рис. 2.

Массив западной части оз. Чудзьявр сложен породами высокотемпературной амфиболитовой фации. РТ-условия их образования составляют P = 3-5 кбар, Т = 32

710-790 °С [6]. Рассматриваемый участок расположен в юго-восточной части Кольско-Норвежского блока, который формировался в условиях пассивной континентальной окраины (рис. 3). По составу гранитоиды представлены главным образом тоналитами и трондьемита-ми, местами микроклинизированы и в этом случае соответствуют гранитам и кварцевым монцонитам. Шлифы образцов амфиболитовой фации метаморфизма показаны на рис. 4.

Целью исследования является сравнение петрофизических характеристик пород пренит-пумпеллиитовой (Печенгский район) и амфиболитовой (район оз. Чудзьявр) фаций метаморфизма. Сравнение производилось по плотности, скорости распространения продольных и поперечных волн, показателям упругой анизотропии и др. Для этой цели было отобрано по 6 образцов той и другой разновидности пород, из которых изготовлены шлифы и образцы в форме куба с ребром 2.5-3 см.

Методика

Вначале было выполнено петрографическое описание и определен минеральный состав пород пренит-пумпеллиитовой и амфиболитовой фаций (табл. 1). Затем методом Архимеда определили плотность пород. Скорости

Рис. 3. Схематическая геологическая карта участка Чудзьявр: 1 — дайки габбро-амфиболитов, 2 — тоналиты, эндербиты, 3 — гранат-биотитовые гнейсы

Fig. 3. Geological sketch map of the Chudzjavr area. 1 — dikes of gabbro-amphibolite, 2 — tonalite, enderbite, 3 — garnet-biotite gneiss

Рис. 1. Карта метаморфических фаций Печенгской структуры [Петров, 1999] с участком отбора образцов: 1 — породы архейского фундамента, 2 — разрывные нарушения, 3 — гранито-иды, 4—8 — метаморфические зоны: 4 — пренит-пумпелли-итовая, 5 — хлорит-актинолитовая с пренитом, 6 — хлорит-актинолитовая, 7 — биотит-актинолитовая, 8 — эпидот-рого-вообманковая, 9 — место отбора образцов

Fig. 1. Map of metamorphic facies of the Pechenga structure [Petrov, 1999] with the sampling site. 1 — the Archaean basement rocks, 2 — rock fractures, 3 — granites, 4-8 — metamorphic zones: 4 — prehnite-pumpellyite, 5 — chlorite-actinolite with prehnite, 6 — chlorite-actinolite, 7 — biotite-actinolite, 8 — epidote-hornblende, 9 — the sampling site

Рис. 4. Шлифы образцов амфиболитовой фации: k) CHU-10-02; m) CHU-10-03-1; n) CHU-10-08-1; r) CHU-10-11a; s) CHU-10-096; t) CHU-10-20-1

Fig. 4. Thin sections of the samples of amphibolite facies (Lake Chudzyavr): k) CHU-10-02; m) CHU-10-03-1; n) CHU-10-08-1; r) CHU-10-11a; s) CHU-10-096; t) CHU-10-20-1

Рис. 2. Шлифы образцов пренит-пумпеллиитовой фации: a) P-13-31-1; b) P-13-33-1a; c) P-13-34-1; d) P-13-35-1; e) P-1336-1; f) P-13-36-2

Fig. 2. Thin sections of the samples of prehnite-pumpellyite facies (r. Soukeryoki: a) P-13-31-1; b) P-13-33-1a; c) P-13-34-1; d) P-13-35-1; e) P-13-36-1; f) P-13-36-2

распространения продольных и поперечных волн вычисляли с использованием акустополяризационного метода, представляющего собой аналог оптического поляризационного метода [3, 4]. В конструкции акустополярископа имеется поворотная платформа, на которой закрепляется образец. Прибор содержит излучатель и приемник чисто поперечных линейно-поляризованных ультразвуковых колебаний, гониометр и указатель угла поворота платформы. Датчики акустополярископа соединены с ультразвуковым дефектоскопом. Измерения осуществлялись на рабочей частоте прибора 1.2 МГц.

Перед измерениями образец устанавливали на поворотную платформу. На рабочие поверхности излучателя и приемника наносили контактную среду, хорошо проводящую сдвиговые волны. В процессе измерений электропривод поворачивает платформу в пределах полного 33

Таблица 1. Минеральный состав и структуры пород района р. Соукерйоки и массива оз. Чудзьявр

Table 1. The mineral composition and texture of rocks in the area of the river Soukeryoki and massif of Lake Chudzyavr

Номер образца Sample No.	Минеральный состав, % Mineral composition	Структура Texture	Определение породы Type of rocks
Пренит-пумпеллиитовая фация Prenite-pumpelliite facies
P-13-31-1	Pl-43.3; Chl-16.1; Act-14.1; Qz-6; Phl-1.2; Ilm-2.8;Op-4.8; Ap-0.3; Srp-4.1; Cb-4.3	Мелкозернистая, массивная Small-grained, massive	Метадиабаз Metadiabase
P-13-33-1a	Pl-48.3; Chl-33.2; Qz-0.5; Phl-0.7; Ilm-2.6; Op-4; Ap-0.3; Srp-9; Cb-1.4	Мелкозернистая, массивная, габродиа-базовая, нерассланцованная Small-grained, massive, gabbrodiabase, non-foliated	Метагаббродиабаз Metagabbrodiabase
P-13-34-1	Pl-44.3; Chl-30; Qz-2.2; Phl-2.8; Ilm-2.8; Op-6.3; Ap-0.2; Srp-6; Ep-5; Cb-0.4	Средне-неравномерно-зернистая, массивная, габбровая medium-grained, massive, gabbro	Метагаббро metagabbro
P-13-35-1	Pl-38.4; Chl-37.2; Qz-6.7; Ilm-4.2; Op-7.6; Ap-0.5; Srp-3; Cb-0.3; Пренит-2.1	Мелкозернистая, массивная Small-grained, massive	Метагаббродиабаз Metagabbrodiabase
P-13-36-1	Pl-44.1; Chl-14; Act-22.6; Phl-0.5; Ilm-4.3; Op-6.8; Ap-0.5; Srp-7; Cb-0.2	Мелкозернистая, массивная Small-grained, massive	Пироксеновый пикрит Pyroxene picrite
P-13-36-2	Pl-44.1; Chl-14; Act-22.6; Phl-0.5; Ilm-4.3; Op-6.8; Ap-0.5; Srp-7; Cb-0.2	Мелкозернистая, массивная Small-grained, massive	Метагаббро metagabbro

Амфиболитовая фация Amphibolite facies

CHU-10-02 Opx-(5-7); Bt-5; Pl-50; Qtz-35; Op-(3-5); Ap<1 Бластогранитная Blastogranitic Эндербит Enderbite CHU-10-03-1 Opx-(10-12); Hbl-(3-5); Bt-(10-15); Pl-40; Qtz- 25; Op-5; Ap<1 Бластогранитная, аллотриоморфнозернистая Blastogranitic, allotriomorphic Эндербит Enderbite CHU-10-08-1 Opx-2; Cpx-5; Hbl-3; Bt-8; Op-2; Pl-55; Qtz-25; Ap<1 Гранобластовая, местами коррозионнометасоматическая Granoblastic, in places — corrosional metasomatic Эндербит Enderbite CHU-10-11a Cpx-10, Opx-4, Bt-5, Hbl-2, Op-2, Pl-47, Qtz-30, Ap<1 Бластогранитная Blastogranitic Эндербит Enderbite CHU-10-096 Bt-15; Pl-54; Qtz-30; Op<1; Ap; Aln; Cal; Zr<1 Гранобластовая Granoblastic Тоналит Tonalite CHU-10-20-1 Bt-5; Pl-60; Qtz-35; Ap; Op<1 Бластогранитная Blastogranitic Тоналит Tonalite угла на 360° [5]. В точках наблюдений на экране ультразвукового прибора фиксировали амплитуду огибающей импульса проходящих колебаний.

Измерения проводили в два этапа: сначала при параллельных (ВП), затем — при скрещенных на 90° (ВС) векторах поляризации. Измерения выполняли на всех трех парах граней кубического образца. Для всех образцов были получены акустополяриграммы, по которым определялась ориентировка проекций элементов упругой симметрии на трех гранях куба. Данные проекции являются направлениями, в которых скорости поперечных колебаний принимают экстремальные значения [4].

Петрофизические свойства образцов приведены в табл. 2. В ней представлены плотность, скорости V j, показатели анизотропии A _P и B _S. Результаты измерений величин скорости распространения продольных ( V P) и поперечных ( V S ) колебаний по всем граням кубического образца приведены в виде квазиматрицы [4]:

^1  ^12^3

V = V  V  Vm

У     ' 21    ' 22    ' 23 ,

^31   ^32^33

где V ₁₁ , V₂₂, V ₃₃ — скорости распространения продольных колебаний, измеренные в направлениях 1-1', 2-2', 3-3'; V i₂ , V 13 — скорости распространения поперечных колебаний, измеренные в направлении 1-1' при ориентировке векторов поляризации (ОВП) в направлении 2-2', 3-3';

V ₂₁ , V₂₃ — в направлении 2-2' при ориентировке вектора поляризации излучателя поперечных колебаний (ВП) в направлении 1-1', 3-3'; V ₃₁ , V ₃₂ — в направлении 3-3' при ОВП в направлении 1-1', 2-2' соответственно.

Показатели анизотропии вычисляли по формуле:

, (2)

где V = ( V ₁₁ + V ₂₂ + V ₃₃) / 3 — величина средней скорости распространения продольных колебаний в анизотропном образце.

Для оценки степени анизотропии образца по скорости поперечных колебаний рассчитывали обобщенный показатель анизотропии B S . Величину B S вычисляли по формуле [4]:

Bs=^?6^

где

коэффициенты двулучепреломления поперечных волн, определенных соответственно для направлений 1-1', 2-2', 3-3'. В табл. 2 также даны средние величины скорости продольной волны для образца, рассчитанные как P ^ _R = ( V 11 + V₂₂ + V i ₃)/3. Средние величины скорости поперечной волны определены как V _SR = ( V ₁₂ + V ₁₃ + V₂₁ + V₂₃ + V и + V 32 )/6.

Обсуждение результатов

Анализ акустополяриграмм (рис. 5) образцов пре-нит-пумпеллиитовой фации дает возможность предположить, что данные породы близки к квазиизотропным. На некоторых образцах акустополяриграммы ВС минимальны и занимают область, близкую к началу коорди нат, что не дает возможности определить направления элементов симметрии. В положении ВС зарегистрированы акустополяриграммы малого размера за исключением

Рис. 5. Акустополяриграммы пренит-пумпеллиитовой фации ( р. Соукерйоки). Синяя линия — векторы параллельны, красная — скрещены

Fig. 5. Acoustopolarigrams of prehnite-pumpellyite facies (r. Sou-keryoki). Blue line — parallel vectors, red line — crossed vectors обр. P-13-31-1 (грани 2-2’ и 3-3’); P-13-34-1 (грани 1-1’ и 3-3’); P-13-36-1 (грани 2-2’ и 3-3’). Это подтверждает и вид текстуры пород (рис. 2). Она массивная, мелкозернистая, в основном без преимущественной направленности зерен, что также характеризует образцы как квази-изотропные. Образцы P-13-34-1 (грани 2-2’ и 3-3’), P-1336-1 (грани 2-2’, 3-3’) и P-13-36-1 (все грани) показывают наличие эффекта ЛААП. Эффект ЛААП на образцах P-13-34-1 и P-13-36-1 может обусловливаться присутствием зерен значительно большего размера. На образце P-13-36-2 имеется зона контакта, что также оказывает влияние на проявление эффекта ЛААП.

Анализ акустополяриграмм образцов амфиболитовой фации (рис. 6) показывает наличие минимумов амплитуд на круговых диаграммах, полученных при скрещенных векторах поляризации (ВС), что указывает на присутствие элементов симметрии в строении образцов. Практически на всех представленных образцах: CHU-10-02 (грани 1-1’, 3-3’), CHU-10-03-1 (все грани), CHU-10-08-1 (грани 1-1’, 2-2’), CHU-10-09b (грань 3-3’), CHU-

Рис. 6. Акустополяриграммы амфиболитовой фации (оз. Чуд-зъявр). Синяя линия — векторы параллельны, красная — скрещены

Fig. 6. Acoustopolarigrams of amphibolite facies (Lake Chudzyavr). Blue line — parallel vectors, red line — crossed vectors

10-20-1 (грани 1-1’, 3-3’) — имеется эффект линейной акустической анизотропии поглощения ЛААП, о чем свидетельствует уплощение на акустополяриграммах, полученное при положении ВП.

На представленных образцах (CHU-10-02, CHU-10-09b, CHU-10-20-1) обнаружен эффект деполяризации сдвиговых волн (ДСВ), который характеризуется наличием аномально больших акустополяриграмм, полученных при положении ВС [4]. Впервые эффекты ЛААП и ДСВ были обнаружены на образцах СГ-3 [7]. Наличие этих эффектов можно объяснить структурной неоднородностью образцов, направленной ориентировкой зерен минералов. Изломанность линий, очерчивающих акустополяриграммы ВП и ВС, указывают на существенные внутренние неоднородности в строении образцов. Это подтверждается структурой шлифов образцов амфиболитовой фации (рис. 4). Например, шлиф образца CHU-10-02 показывает присутствие крупных мине ральных зерен с хаотичной ориентацией кристаллографических осей. Шлиф образца CHU-10-03-1 имеет более упорядоченную структуру, что и отражено на его акустополяриграммах. Таким образом, акустополяриграммы показывают степень упорядоченности или неупорядоченности структуры образца.

Сравнение петрофизических свойств фаций (табл. 2) показывает, что характер изменения экспериментально измеренной плотности ( p _R) варьирует в пределах 2.59— 3.03 г/см³ для пород пренит-пумпеллиитовой фации и 2.56—2.89 г/см³ для образцов амфиболитовой фации метаморфизма. Средние показатели плотности образцов пренит-пумпеллиитовой фации — (2.83 ± 0.2) г/см³ — выше, чем амфиболитовой — (2.67±0.11) г/см³.

Обзор данных квазиматриц скорости V показывает (табл. 2), что каждая из скоростных характеристик пород содержит определенную (детерминированную) и некоторую случайную (флуктуационную) составляющие.

Таблица 2. Петрофизические свойства образцов пренит-пумпеллиитовой и амфиболитовой фаций (экспериментальные и расчетные данные)

Table 2. Petrophysical properties of the samples of the prehnite-pumpellyite and amphibolite facies (experimental and calculated data)

Номер образца Sample No.	Наименование породы Rocks	Матрица скорости V ij , км/с Velocity matrix	A P,%	B S,%	p R , г/ см3	P C , г/ см3	V V PR, км/с	V V PC, км/с	V V SR, км/с	V V SC, км/с
Пренит-пумпеллиитовая фация Prenite-pumpelliite facies
P-13-31-1	Метадиабаз Metadiabase	6.40 3.27 3.25 3.87 6.32 4.21 3.60 3.61 5.93	5.6	8.4	2.63	2.90	6.22	6.18	3.64	3.41
P-13-33-1a	Габбродиабаз Gabbrodiabase	6.76 3.63 3.57 3.51 6.46 3.46 3.78 3.73 6.74	3.5	2.5	2.99	2.89	6.65	6.15	3.61	3.28
P-13-34-1	Габбро Gabbro	6.25 3.78 3.60 3.69 7.09 3.81 3.59 3.48 6.12	11.5	6.6	2.73	2.97	6.49	6.27	3.66	3.37
P-13-35-1	Габбродиабаз Gabbrodiabase	7.50 3.95 4.16 3.33 5.75 3.24 3.61 3.66 6.36	18.9	6.0	2.98	3.01	6.54	6.23	3.66	3.37
P-13-36-1	Пироксеновый пикрит Pyroxene picrite	6.25 3.61 3.47 3.44 6.57 3.49 3.51 3.53 6.53	3.8	4.1	3.03	2.99	6.45	6.44	3.51	3.49
P-13-36-2	Метагаббро Metagabbro	5.38 2.89 2.86 2.81 5.95 2.80 3.11 3.45 5.43	8.0	10.4	2.59	2.99	5.59	6.44	2.99	3.49
Среднее Average					2.83 ±0.2	2.96 ±0.1	6.33 ±0.4	6.29 ±0.2	3.52 ±0.3	3.41 ±0.1
Амфиболитовая фация Amphibolite facies
CHU-10-02	Эндербит Enderbite	3.59 2.66 2.58 2.67 3.94 2.61 2.69 2.67 3.88	6.9	3.8	2.61	2.73	3.81	5.99	2.65	3.56
CHU-10-03-1	Эндербит Enderbite	4.12 2.99 2.84 2.76 4.22 2.82 2.96 2.85 4.16	1.7	6.7	2.67	2.83	4.17	6.08	2.87	3.56
CHU-10-08-1	Эндербит Enderbite	5.17 2.82 3.28 3.42 5.13 3.34 2.81 3.30 4.85	4.8	22	2.66	2.71	5.05	5.99	3.16	3.48
CHU-10-096	Тоналит Tonalite	5.02 3.42 3.35 3.21 5.44 3.36 3.08 3.22 4.72	10.1	6.8	2.89	2.66	5.06	5.79	3.27	3.41
CHU-10-11a	Эндербит Enderbite	4.43 2.89 2.85 2.78 4.25 2.78 2.91 2.91 4.23	3.6	1.5	2.63	2.74	4.30	6.13	2.85	3.61
CHU-10-20-1	Тоналит Tonalite	4.81 3.22 3.10 3.24 4.88 3.09 3.09 3.09 4.56	5.0	6.1	2.56	2.62	4.75	5.84	3.14	3.46
Среднее Average					2.67 ±0.11	2.72 ±0.07	4.53 ±0.47	5.97 ±0.13	3.00 ±0.22	3.52 ±0.07

Наибольшие и наименьшие значения средней скорости распространения продольных колебаний ( V _PR), замеренных в образцах в лабораторных условиях, изменяются в пределах 5.59—6.65 км/с для пренит-пумпеллиитовой и 3.81—5.06 км/с для амфиболитовой фаций. Скорости поперечных волн ( V _SR), зарегистрированные в образцах в лабораторных условиях, варьируют в пределах 2.993.66 км/с (пренит-пумпеллиитовая) и 2.65—3.27 км/с (амфиболитовая фация).

Средние скорости продольных и поперечных волн образцов разных фаций показывают те же тенденции, что и средние плотности. Для пород пренит-пумпеллиитовой фации V _PR = (6.33 ± 0.4) км/с, V _SR = (3.52 ± 0.3) км/с. Породы амфиболитовой фации характеризуются меньшими величинами: V p _R = (4.53 ± 0.47) км/с, V _SR = (3.00 ± 0.22) км/с. Такая разница обусловлена тем, что породы амфиболитовой фации по сравнению с пренит-пумпеллиитовой проходят дополнительные стадии метамофи-ческих преобразований. В породах образуются сугубо метаморфические минералы — амфибол, биотит и др. Под воздействием неоднородно распределенных РТ-условий возникают локальные структурные неоднородности, сопровождаемые внутри- и межзерновой пористостью.

Дополнительно к действиям этих факторов образцы пород, отобранные на земной поверхности, из-за влияния процессов выветривания и др. имеют более низкие плотностные и скоростные характеристики (р , V _Р, V S ), чем те, которыми они обладают на глубинах 0.1—3 км. Этот диапазон глубин наиболее интересен для разведочной геофизики. В ряде работ показано, что различия в показателях р , V_p , V S на этих глубинах определяются их минеральным составом [1, 2, 7, 8, 11]. Поэтому авторами выполнен расчет величин плотности и скорости распространения продольных и поперечных волн по минеральному составу породы. Расчеты выполнены по формуле [1]:

где V_k — средняя расчетная скорость в породе, V i — средняя скорость в каждом минерале, P i — парциальная доля минерала, составляющего породу.

В качестве исходных данных взят минеральный состав породы и соответствующие средние величины скорости в каждом конкретном минерале [1, 9]. Для рассчитанных по минеральному составу величины плотности ( р _С) варьируют в пределах 2.89—3.01 г/см³ для пород пренит-пумпеллиитовой фации и 2.62—2.83 г/см³ для образцов амфиболитовой фации метаморфизма. Средние плотности для всей разновидности образцов пренит-пумпеллиитовой фации равны (2.96 ± 0.1) г/см³, амфиболитовой — (2.72 ± 0.07) г/см³. Рассчитанные плотности выше экспериментально измеренных, так как в первых не учитывается пористость, свойственная реальным образцам.

Пределы изменений расчетных величин скорости распространения продольных волн (VРС) составляют 6.15—6.44 км/с для пород пренит-пумпеллиитовой фации и 5.84—6.13 км/с для амфиболитовой. Диапазон поперечных скоростей (VSc), рассчитанных по минеральному составу, составляет 3.28—3.49 и 3.41—3.61 км/с соответственно. Средние расчетные скорости для всей разновидности образцов пренит-пумпеллиитовой фации равны (3.41 ± 0.1) км/с, амфиболитовой — (3.52 ± 0.07) км/с. Экспериментально измеренные и расчетные величины продольных скоростей не различаются в пределах разброса данных. Некоторое различие наблюдается в значениях скорости поперечных волн. Для пород амфиболитовой фации величины расчетных скоростей существенно выше, чем экспериментальных. Наблюдается значительный разброс данных, измеренных экспериментально в образцах амфиболитовой фации. Рассчитанные продольные скорости пренит-пумпеллиитовой фации, как и плотности, выше расчетных для амфиболитовой.

Полученные величины коэффициентов упругой анизотропии показали (табл. 2), что образцы пород района р. Соукерйоки являются как слабо-, так и сильноанизотропными. Рассчитанные на основе скорости продольных волн коэффициенты изменяются в пределах А_р = 3.6—19 %. Показатель, рассчитанный по скорости поперечных волн, варьирует в диапазоне В _S = 2.5—10.3 %. Для образцов района оз. Чудзьявр эти показатели изменяются в пределах А_р = = 2.0-10.4 %, В _S = 2.0-22 %.

На основе полученных скоростных характеристик были также рассчитаны технические постоянные: модуль упругости Е, модуль сдвига G и коэффициент Пуассона v . Эти показатели рассчитаны по формулам:

Е = [р V52(3 Vр2/ V52-4)]/( Vр2/ V;2-1),(5)

G = Р V52,(6)

Р = (VP2/V;2-2)/(2 VP2/VS2-2).(7)

Средние значения плотности, модулей упругости и сдвига, коэффициентов Пуассона для поверхностных и глубинных условий приведены в табл. 3. Эти параметры могут быть полезны для технических расчетов.

Таблица 3. Модули упругости и сдвига, коэффициенты Пуассона для пород районов р. Соукерйоки и оз. Чудзьявр

Table 3. Elasticity and shear moduli and Poisson’s ratio for rocks in the areas of the river Soukeryoki and Lake Chudzyavr

Земная поверхность Earth surface				Глубинные условия Abyssal conditions
р , г/см3	Е К)4, МПа	G КУ4, МПа	v	Р , . г/см3	Е К)4, МПа	G 10-4, МПа	ν
Пренит-пумпеллиитовая фация Prenite-pumpelliite facies
2.83 ±0.2	8.94 ±1,5	3.51 ±0.6	0.28 ±0.1	2.96 ±0.1	8.89 ±0.5	3.44 ±0.2	0.29 ±0.1
Амфиболитовая фация Amphibolite facies
2.67 ±0.11	5.33 ±1.1	2.41 ±0.41	0.11 ±0.06	2.72 ±0.07	8.31 ±0.64	3.37 ±0.26	0.23 ±0.01

Заключение

Изучены петрофизические свойства метавулканитов матертинской свиты Печенгской палеорифтогенной структуры и пород массива западной части оз. Чудзьявр. Метавулканиты Печенгской структуры (метадиабазы, габбро, габбродиабазы), метаморфизованные в условиях пренит-пумпеллиитовой фации, отличает сравнительно высокая однородность, им свойственна в среднем мелкозернистая массивная структура. Это нашло отражение в очертаниях акустополяриграмм. Диаграммы ВП близки к круговым, диаграммы ВС минимальны и занимают область, близкую к началу координат. Экспериментально измеренные и расчетные величины плотности, продольных скоростей не различаются в пределах разброса данных. Это свидетельствует о высокой сохранности пород, низком влиянии факторов (перемен тектонического давления и колебаний температуры) на их петрофизические свойства за прошедший геологический период.

Породы высокотемпературной амфиболитовой фации района оз. Чудзьявр — эндербиты, габбро, тоналиты, гранат-биотитовые гнейсы — обладают широким диапазоном изменчивости петрофизических свойств. Анализ акус-тополяриграмм образцов амфиболитовой фации показывает наличие минимумов амплитуд на круговых диаграммах ВС, что говорит о присутствии элементов симметрии в строении образцов. Обнаружены проявления эффектов линейной акустической анизотропии поглощения и деполяризации сдвиговых волн, что можно объяснить структурной неоднородностью образцов, направленной ориентировкой зерен минералов. Для пород амфиболитовой фации показатели расчетных величин: плотности, скорости продольных и поперечных волн — выше, чем экспериментальных. Наблюдается значительный разброс данных, измеренных экспериментально. Такая разница в свойствах объясняется разной степенью выветрелости отобранных образцов. Породы этой фации проходят дополнительные стадии метамофических преобразований. При этом образуются сугубо метаморфические минералы — амфибол, биотит и др. Под воздействием неоднородно распределенных РТ-условий возникают локальные структурные неоднородности, сопровождаемые внутри- и межзерновой пористостью. Рассчитанные скорости по минеральному составу следует относить к глубинным горизонтам земной коры. Им свойствен меньший диапазон изменения данных, они тесно связаны с минеральным составом. Упругая анизотропия -непременное свойство метаморфических пород.

Из результатов исследования следует, что если при ге-одинамических процессах метавулканиты основного состава будут выведены на земную поверхность, то они сохранят свои физические свойства. При этом свойства метаморфизованных гранитоидов массива оз. Чудзьявр существенно изменятся, в том числе из-за процессов выветривания. Заметим, что вычисленные скорости продольных (5.97 ± 0.13) км/с и поперечных (3.52 ± 0.07) км/с волн близки к данным лабораторных измерений у вулканитов основного состава — (6.33 ± 0.4) и (3.52 ± 03) км/с. Это, с одной стороны, создает трудности разделения пород пренит-пумпеллиитовой и амфиболитовой фаций методами глубинной сейсморазведки. Однако их можно различить по наличию упругой анизотропии в породах амфиболитовой фации. Конечно, это потребует более углубленной интерпретации результатов сейсмических работ.

Метод акустополярископии позволяет визуально различать породы пренит-пумпеллиитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма. Полученные данные (плотности, скоростные характеристики, модули упругости и коэффициенты Пуассона) отражают реальные свойства пород массива и могут применяться при технических расчетах.