Физические свойства горных пород

В результате более чем 25-ти летнего изучения физических свойств горных пород кристаллического фундамента и осадочного чехла сложились достаточно устойчивые представления о физической характеристике их компонентов. На основе этих характеристик выполнено петрофизическое районирование территории республики.

Плотность и магнитные свойства горных пород, в основном, зависят от вещественного состава. Установлено, что возраст и формационная принадлежность — факторы второстепенные. В процессе систематизации физических свойств комплексов пород регионально выделено 5 классов:

• а) существенно основные породы — габбро, нориты, габбро-диабазы, незначительно измененные; средняя плотность — 3.0−3.1 г/см³, магнитная восприимчивость — 10· 10^-3 ед. СГС;
• б) породы условно среднего состава (или гранитизированные породы класса «а») — амфиболовые, биотит-амфиболовые, биотит-пироксеновые плагиогнейсы, чарнокиты, диориты; средняя плотность — 2.75−2.85 г/см³, магнитная восприимчивость 1500−2200· 10^-6 ед. СГС;
• в) кислые породы — граниты, гранито-гнейсы биотитовые, мигматиты, аплиты; плотность преобладает 2.65−2.70 г/см³, магнитная восприимчивость 10−20 до 500· 10^-6 ед. СГС;
• г) амфиболиты — выделены по аномальному соотношению плотности 2.95−3.0 г/см³ и магнитной восприимчивости 50−250· 10^-6 ед. СГС;
• д) среднего состава — диориты, гранодиориты, обогащенные магнетитом, разуплотненные; невысокая плотность — 2.7−2.75 г/см³, значительная магнитная восприимчивость 2000;2500· 10^-6 ед. СГС.

Характеристика физических полей определяется горными породами указанных классов:

• 1) породы класса «в» характеризуются минимальными значениями физических полей, «мозаичным» рисунком аномалий;
• 2) амфиболиты картируются протяженными гравитационными аномалиями положительного знака и преимущественно отрицательными магнитными зонами;
• 3) породы среднего состава картируются полями промежуточного слоя.

Породы осадочного чехла имеют магнитную восприимчивость от 0 до 10−20· 10^-6 ед. СГС и характеризуются неоднородностью магнитной восприимчивости, плотность близка к 2.0 г/см³, доломиты, известняки характеризуются плотностью 2.6 — 2.7 г/см³. Подробнее физические свойства осадочного чехла и кристаллического фундамента освещены в таблице 1.2.

Кимберлиты со средней плотностью (2.4 г/см³) и магнитной восприимчивостью 1000−1500· 10^-6 ед. СГС дадут разные типы аномалий:

• а) кимберлиты в осадочном чехле — положительные аномалии магнитного поля и силы тяжести при интенсивности в десятки и первые сотни нТл, 0.3−0.8 мГал;
• б) кимберлиты в кристаллическом фундаменте — слабоинтенсивные положительные магнитные либо локальные магнитные минимумы интенсивностью в сотни и более нТл (трубка среди основных пород); в любом случае — локальный тип силы тяжести.

Электропроводимость осадочного чехла изменяется в широких пределах: от единиц сименсов (пески, песчаники, известняки и доломиты ненарушенные) и до десятков сименсов для глинистых отложений.

Зоны тектонических нарушений, дроблений, заполненных водой с высокой минерализацией по проводимости аналогичны глинистым отложениям.

Кристаллический фундамент, рассматриваемый как первый структурный ярус, сложен сложно дислоцированными и метаморфизованными архейскими и нижне-протерозойскими образованиями. Второй структурный ярус, представленный осадочным чехлом, сложен субгоризонтально залегающими отложениями верхнего протерозоя, среднего палеозоя и мезокайнозоя. В региональном плане Неманско-Усинский участок находится на сочленении обширной области отрицательного мозаичного магнитного поля и отрицательного слабо дифференцированного поля силы тяжести. Граница между этими областями с различными морфологическими характеристиками физических полей проходит с юго-запада на северо-восток по линии, в основном, совпадающей с Минским глубинным разломом. Большая юго-восточная часть площади относится к зоне отрицательного мозаичного магнитного поля. Зона линейных магнитных и гравитационных аномалий северо-восточного простирания занимает меньшую северо-западную часть участка.

Наблюдаемое различие в строении геофизических полей отражает региональные особенности геологического строения кристаллического фундамента. Область мозаичных полей отображает положение крупного блока однородного, преимущественно гранитоидного состава, а чередующиеся линейные максимумы и минимумы северо-западной части участка обусловлены и отражают зональное внутреннее строение Центрально-Белорусского массива.

Выделенные линейно-вытянутые структуры отличаются вещественным составом и формационной принадлежностью слагающих их комплексов пород. Буровыми работами доказано, что в максимумах поля G развиты комплексы пород преимущественно метабазитового ряда со средней плотностью от 2.72 до 2.86 г/см³ и интенсивностью намагниченности от 0 до 300 010^-6 ед. СГС. Здесь вскрыты амфиболиты, пироксеновые, амфиболовые и биотитовые плагиогнейсы, кристаллические сланцы, часто с гранатом, и переходные разности между ними. Повсеместно с гнейсами основного состава ассоциируют согласные тела габбро, габбро-норитов, пироксенитов, габбро-амфиболитов и диабазов.

Зона регионального гравитационного минимума и ослабленного по напряженности слабо дифференцированного магнитного поля обусловлена породами гнейсово-мигматитового комплекса с преобладанием интенсивно гранитизированных разностей гнейсов кислого и среднего состава и мигматитов. Однако, и в этой зоне встречаются отдельные тела измененных габбро и амфиболитов, выделяемые по локальным гравитационным и магнитным аномалиям наибольшей интенсивности, что свидетельствует о происходивших магматических интрузивных процессах и в этой области. Для комплекса характерны средние значения плотности 2.65 — 2.67 г/см³ и магнитной восприимчивости от 0 до 60 010^-6 ед. СГС.

Северо-западную часть участка за Минским разломом занимает Околовская структурно-формационная зона. Для нее свойственно, как сказано выше, слабо повышенное по отношению к соседним Старинской зоне и Бобовнянскому блоку, в целом, отрицательное магнитное поле с отдельными цепочками изометричных, вытянутых в северо-восточном, реже меридиональном направлениях, или неправильной формы локальных аномалий. В гравитационном поле зоне соответствуют высокие значения G с преобладающей северо-восточной ориентировкой осей аномалий.

Юго-восточную большую часть Неманско-Усинского участка занимает Бобовнянский гранито-гнейсовый блок, для которого характерны отрицательные спокойные магнитные и гравитационные поля [1].