25 Неотектонические исследования территории Беларуси: современное состояние и перспективы развития

На территории Беларуси неотектонические исследования проводятся на протяжении многих десятилетий. Тектоническую предопределен­ность крупных форм рельефа и влияние тектонических движений на формирование гидросети отмечали А. П. Карпинский, А. П. Павлов, Д. Н. Анучин. В 1920-1930-х гг. появились представления о связи особенностей строения и развития речных долин на территории Беларуси (Днепра, Припяти и др. ) с молодыми тектоническими движениями. Г. Ф. Мирчинк сделал заключение о том, что крупные положительные формы рельефа отвечают современным поднятиям земной коры, а отрицательные (например, Белорусское Полесье) – опусканиям.

Важный этап развития неотектонических исследований приходится на 1946-1970-х гг., когда вся территория Беларуси была покрыта среднемасштабной геологической съемкой. Результаты исследований этого периода были обобщены в монографии «Геология СССР. Т. III. Белорусская ССР (Геологическое описание)», изданной в 1971 г. В этот период были детально изучены стратиграфия, строение и состав палеогеновых, неогеновых и четвертичных отложений, появились первые неотектонические карты и публикации по новейшей тектонике региона. Было установлено, что направление (знак) неотектонических движений менялось во времени, а амплитуда таких движений могла достигать первых сотен метров. Именно с этим периодом связан вклад З. А. Горелика в развитие как региональной геологии, так и неотектоники Беларуси.

Работами З. А. Горелика, В. А. Дементьева, С. С. Коржуева, Э. А. Левкова и др. была показана прямая связь отдельных форм рельефа и рисунка гидросети (Мозырская гряда, долина р. Днепр и др. ) со структурой поверхности фундамента и особенностями неотекто­нических движений, описаны признаки возможных смещений по разломам в толще четвертичных отложений. М. М. Цапенко применительно к рельефу Беларуси выде­лила структурные и скульптурные формы, понимая под структурными формами элементы рельефа преимущественно тектонического (точнее неотектонического) происхождения.

В 1960-1970-х гг. на территории региона были выполне­ны исследования по изучению современных вертикальных движений земной поверхности. Результаты этих работ были отражены на Карте современных вертикальных движений зем­ной коры Восточной Европы, изданной в 1973 г. под редакцией Ю. А. Мещерякова. Эти работы позднее были дополнены данными специального изучения современной геодинамики территории Припятского прогиба, базировавшегося на сопоставлении результатов повторного нивелирования, отражающих характер изменения скоростей современных (главным образом вертикальных) движений земной коры с данными детальных, преимущественно геофизических (глубинное сейсмическое зондирование методом ГСЗ-МОГТ, вертикальное сейсмическое профилирование, измерение вариаций силы тяжести, гелиометрическое опробывание грунтовых вод и др. ) исследований. Повторное нивелирование повышенной точности выполнялось организациями ГУГК СССР в период с 1974 по 1987 гг., всего было сделано до 10-12 циклов повторного нивелирования по четырем региональным и нескольким десяткам локальных профилей, располагавшихся на расстоянии 5-10 км друг от друга. Основным результатом этих работ стало выявление общей картины современного геодинамического режима территории Припятского прогиба, обнаружение связанных с разломами очагов разуплотнения (повышенной трещиноватости) пород низов платформенного чехла (на глубине 2-4 км, зоны Речицкого и Червонослободского разломов) и фундамента (на глубинах от 8 до 33 км), а также признаков достаточно высокой современной активности большинства крупных разрывных нарушений.

В последующие годы сведения о структуре платформенного чехла и глубинном строении территории Беларуси были значительно углублены и детализированы. Проблемы тектоники Беларуси, тектонического районирования, типизации и классификации структур платформенного чехла, структурно-формационного анализа, истории геологического развития отдельных крупных тектонических элементов отражены в публикациях Р. Е. Айзберга, Р. Г. Гарецкого, З. А. Горелика, Г. И. Горецкого, В. Н. Губина, Э. А. Левкова, А. В. Матвеева, Ю. М. Обуховского, М. М. Цапенко и др.

В последние годы получены новые данные по новейшей тектонике и геодинамике. территории Беларуси и сформулирована концепция неотектонического развития региона. Неотектоническая стадия определена как заключительная часть киммерийско-альпийского этапа, которая отличается рядом признаков, сближающих ее с заключительными отрезками каледонского и герцинского этапов, в том числе ярко выраженной тенденцией к возрастанию тектонической активности в глобальном масштабе, резкому понижению уровня Мирового океана и повышению средней высоты континентов, материковым оледенением Скандинавии и Канадского щита. Следствием тектонической активизации глобального масштаба стало образование в позднем кайнозое горного рельефа молодых складчатых поясов и возрождение эпиплатформенных орогенов.

Возраст крупных неотектонических структур и тектонически обусловленных форм рельефа в районах с разным геологическим строением нередко бывает неодинаковым. Поэтому нижняя граница неотектонической стадии оказывается “скользящей”. В разных регионах эту границу проводят в промежутке от нижнего олигоцена до верхнего плиоцена. Применительно к территории Беларуси наиболее важным палеогеографическим рубежом является середина олигоцена, когда произошло отступление последнего морского бассейна и окончательно установились континентальные условия. С этим же рубежом связаны геодинамические события глобального уровня - начало позднеальпийской эпохи тектогенеза и закрытие западной ветви палеоокеана Тетис.

В свою очередь внутри неотектонической стадии выделяются интервалы, характеризующиеся разными геодинамическими обстановками и, соответственно неодинаковыми условиями седиментации. Этим интервалам соответствуют три основные новейшие формации. Границам между формациями отвечают две главные фазы тектонической активизации, которые приходятся на вторую половину среднего миоцена (инверсия тектонического режима в Восточных Карпатах), и средний плейстоцен (материковое оледенение северного полушария). Новейшие формации образуют верхнеальпийский подэтаж киммерийско-альпийского структурного комплекса. В составе новейшей толщи обособлено три формации: терригенная буроугольная формация в объеме верхнего олигоцена – среднего миоцена, мощностью до 50 м; терригенная глинисто-алевритовая формация в объеме верхов среднего миоцена – нижнего плейстоцена, мощностью до100 м; терригенная ледниковая формация в объеме среднего-верхнего плейстоцена, мощностью до 300 м.

На территории Центральной Европы, включая площадь Беларуси, выполнено неотектоническое районирование и выделены разноранговые структуры. К числу крупнейших неотектонических структур запада Восточно-Европейского кратона отнесены Фенноскандинавский щит (поднятие до 1, 5 км), Воронежско-Тверская и Украинская антеклизы (поднятие до 0, 5 км), Балтийско-Белорусская и Днепровская синеклизы (опускание до 0, 3 км). На территории Западно-Европейской платформы параллельно фронту Альпийско-Карпатского орогена выделена протяженная Центрально-Европейская зона поднятий, в состав которой входит ряд эпиплатформенных орогенов. На территории Беларуси в новейшее время сформировался новый структурный план, в значительной степени наложенный по отношению к допозднеолигоценовым структурам платформенного чехла. Площадь региона в основном оказалась расположенной в пределах Балтийско-Белорусской синеклизы, и двух смежных с ней неотектонических структур первого ранга: Воронежско-Тверской антеклизы, Десненской седловины. К структурам регионального уровня на территории Беларуси относятся Смоленская и Припятская ступени, Березинский и Воложинский структурные заливы, Нарочанско-Плещеницкая седловина, Полоцкая депрессия.

Крупные новейшие структурные формы осложнены многочисленными малоамплитудными поднятиями и опусканиями субрегионального и локального уровня. Размеры самых крупных из них (форм субрегионального ранга) достигают первых десятков километров. К таким структурам относятся Ошмянский, Нарочанский, Плещеницкий купола (Нарочанско-Плещеницкая седловина), Дрогичинский и Червоноозерский структурные носы, Лельчицкий выступ (Припятская ступень), Кричевский и Лоевский выступы (Смоленская ступень). Количество еще более мелких (до нескольких км в поперечнике) локальных структур исчисляется сотнями. Локальные структуры подразделяются на впадины (синклинали, мульды), поднятия (купола, брахиантиклинали, антиклинали, валы), флексуры, ступени. Неотектонические структуры (пликативные и разрывные) образуют три основных группы: унаследованные формы (продолжающие развитие без длительного перерыва либо возрожденные, постумные); наложенные (испытавшие тектоническую инверсию); новообразованные (не обнаруживающие отчетливо выраженной прямой либо обратной зависимости от более древних структурных форм).

Накоплен значительный объем данных, подтверждающих влияние новейших тектонических процессов на структуру разновозрастных горизонтов олигоцен-четвертичных отложений и морфологию рельефа земной поверхности. Выявлены примеры малоамплитудных неотектонических ступеней, флексур, наследующих структуру более глубоких горизонтов платформенного чехла. Ширина ступеней изменяется от 6-8 до 50-60 км, амплитуда смещений по активным разломам достигает 25-40 м.

Характерной чертой новейших форм на северо-западе и севере Беларуси является их связь с блоковой структурой более древних образований платформенного чехла. К ограничивающим блоки разломам часто приурочены глубокие эрозионные врезы, нередко локальные структуры проступают в рельефе (морфоструктуры). Многие из таких морфоструктур сформировались в среднем и позднем плейстоцене. Особую группу представляют локальные малоамплитудные формы (купола, брахиантиклинали, валы), развивающиеся как отраженные складки над растущими соляными поднятиями (криптодиапирами) либо наследующие суброзионные мульды проседания над такими поднятиями. К числу признаков новейшей активизации процессов галокинеза и суброзии: формирование залежей бурого угля (буроугольная позднеолигоцен-среднемиоценовая формация) и локальных линз озерных глин (глинисто-алевритовая позднемиоцен-раннеплейстоценовая формация) мощностью до нескольких десятков м в понижениях суброзионного (соляной карст) и компенсационного генезиса; деформацию новейших слоев с амплитудой до 25-30 м над сводами соляных поднятий (Первомайского, Александровского и др. ), локализацию над некоторыми из таких поднятий (Первомайское, Сосновское и др. ) изометричных озерных котловин глубиной до 10 м либо заторфованных понижений (оз. Святое и др. ); широкое распространение отчетливо выраженных на поверхности позднеплейстоценовых зандровых и озерно-аллювиальных равнин локальных морфоструктур, отражающих до 80-85% от общего числа соляных поднятий; проявление большинства соляных структур в рисунке современной гидросети.

На формирование неотектонических структур несомненно оказали влияние явления гляциоизостатической природы. Установлен ряд геолого-геоморфологических признаков гляциоизостатических движений, в том числе: деформации средне- и позднеплейстоценовых аллювиальных свит в долинах Днепра и Немана на участках, примыкающих к границе распространения последнего ледникового покрова; пере­косы позднеплейстоценовых аллювиальных, зандровых и озерно-ледниковых террасовых уровней (Полоцкое приледниковое озеро, верхние террасы в долинах Немана у Гродно и Днепра у Орши); инверсия стока поверхностных вод, изменение характера гидросети в позднем плейстоцене; разрывы и флексурообразные изгибы моренных и других горизонтов в полосе краевых ледниковых образований. Максимальная амплитуда гляциоизостатических деформаций характерна для береговых линий Полоцкого озерно-ледникового водоема (до 40 м).

Формирование новейших структур непосредственно повлияло на эволюцию гидрографической сети и характер подземной гидросферы. Судя по неотектоническим и палеогеографическим данным, окончательное оформление рек бассейна Балтийского моря и формирование Черноморско-Балтийского водораздела произошло в среднем плейстоцене (в миоцене, плиоцене и раннем плейстоцене сток осуществлялся на юг и юго-запад, в сторону наиболее опущенных участков Мазурской и Подлясско-Брестской впадин и Припятского прогиба). Следствием формирования неотектонической Литовско-Эстонской моноклинали и появления нового регионального уклона стало изменение направления и скорости движения подземных вод. Значительное воздействие на подземную гидросферу Беларуси оказали материковые оледенения, воздействие которых предопределило пере­стройку верхней гидродинамической зоны и структуры слоя пресных подземных вод.

Одной из важных черт как новейшего, так и более древних этапов тектогенеза является унаследованность, длительное время развития многих разломов доплатформенного и платформенного заложения. Такая свойственная разломам унаследованность развития (многократная ремобилизация образовавшихся ранее разрывных структур или их систем) объясняется реакцией земной коры с уже сложившимся комплексом структурных элементов на меняющееся внешнее поле напряжений. При этом каждое крупномасштабное изменение поля напряжений сопровождалось как образованием новых разрывов, так и активизацией тех из уже сформированных ранее разломов, которые ориентированы благоприятно относительно нового направления сил.

По результатам выполненной по комплексу геолого-геофизических данных реконструкции неотектонических напряжений активные в новейшее время разломы на площади Беларуси развиваются в поле напряжений, характеризующемся преобладанием регионального субмеридионального сжатия и субширотного растяжения, ориентированных субгоризонтально. Названными особенностями напряженного состояния земной коры обусловлены основные кинематические типы активных разломов: меридиональные разломы имеют раздвиговую составляющую и характерные признаки сбросов, с чем согласуется локализация в зонах таких нарушений глубоких эрозионных врезов (ледниковых ложбин) и возрастание мощности новейших отложений, разломы северо-западного простирания являются преимущественно правыми сдвигами либо взбросо-сдвигами, а северо-восточного простирания – левыми.

В ходе полевых исследований, проведенных с участием  специалистов Института физики Земли РАН Т. П. Белоусова и Ш. А. Мухамедиева в 2004-2006 гг. на территории Беларуси и смежных областей в нескольких десятках точек выполнены замеры элементов первичной тектонической трещиноватости мезозойско-кайнозойских пород и проведена реконструкции палеонапряжений. По данным реконструкции на территории Беларуси ось максимального сжатия S_{H, max} в позднем мелу была ориентирована на ЗСЗ-ССЗ по азимуту 275-340°. В раннем олигоцене ось сжатия изменила ориентировку и приобрела направление на ССВ (5-40°), т. е. в начале неотектонического этапа в западной части ВЕП произошла геодинамическая перестройка. Это было обусловлено тем, что на западную часть платформы стала оказывать все возрастающее влияние зарождавшаяся складчатая система Карпат. В среднем плейстоцене горизонтальное сжатие было направлено также на СВ-ВСВ (25-75°). Направление оси S_{H, max} в позднем плейстоцене было установлено на основе анализа первичной трещиноватости озерно-ледниковых ленточных глин. Сжатие было направлено на ЗСЗ-ССЗ (285-345°). Примерно такая же ориентация оси максимального сжатия была характерна и для конца позднего плейстоцена - начала голоцена. В пределах западных областей России в голоцене ось максимального сжатия была ориентирована также на ССЗ (330°), поэтому в позднем плейстоцене намечается новая геодинамическая перестройка, в результате которой направление регионального сжатия снова изменилось и стало приобретать преимущественно СЗ ориентировку. Результаты изучения первичной трещиноватости коррелируют с данными других методов изучения напряженного состояния земной коры, что служит дополнительным аргументом в пользу вывода о доминировании в регионе горизонтального сжатия, источником которого является динамическое воздействие Карпатского орогена.

Таким образом тангенциальный тектонический стресс со стороны Альпийско-Карпатского орогена наряду с заложением новейшей Восточно-Балтийской рифтовой системы, а также гляциодинамическим и гляциоизостатическим воздействием плейстоценовых ледниковых покровов являются основными геодинамическими факторами, определяющими современный сейсмический режим территории Беларуси, формирование неотектонических структур разного ранга и ход неотектонических процессов в целом. Перспективы дальнейшего развития неотектонических исследований связаны с необходимостью детализации выявленных закономерностей пространственного размещения полезных ископаемых, контролируемого неотектоническими структурами, использования новых методических разработок в области новейшей и современной геодинамики, неотектоники и сейсмотектоники для оценки сейсмической опасности при проектировании ответственных инженерных сооружений.