 |
44 О строении Центрально-Белорусской сутурной зоны
|
|
|
|
В 1996-ом и 1997-ом годах в рамках международного проекта «Евробридж» через территорию Беларуси были проложены геотрансекты глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ) Евробридж-96 (Варена—Несвиж—Выступовичи) и Евробридж—97 (Бобруйск-Винница)[6—8].
На сейсмическом разрезе по геотрансекту Евробридж—96 в разрезе земной коры Центрально-Белорусской сутурной зоны (ЦБСЗ) прослеживается положительная складка, формировавшаяся с крылом юго-восточного падения под углом около 20O—25O. В восточной и центральной частях разреза прослеживается группа сейсмических отражателей с падением в северо-западном направлении. В верхней мантии на глубине около 60 км обнаружена граница с тенденцией падения также на северо-запад. Кроме того, в восточной части геотрансекта в верхней мантии прослежена отражающая сейсмическая граница, падающая в юго-восточном направлении под углом примерно 15о
На сейсмическом разрезе Евробридж—97 на участке Осницко-Микашевичский вулканогенный пояс (ОМВП)—Коростенский плутон (КП) в верхней мантии выделена ломаная сейсмическая граница, разделяющая верхи мантии на две части: на западную с аномально высокими значениями скоростей (до 8, 50 км/с) и восточную с нормальными для этих глубин скоростями. Граница падает в южном направлении на глубинах 48—58 км под углом около 8о, а ниже – под углом 19о. Проецируя эту границу в сторону Центрально-Белорусской зоны, находим, что данная граница выходит на поверхность именно в этой зоне. Что неплохо коррелируется с элементами сейсмического разреза на геотрансекте Евробридж—96.
Выявленные в результате проведенных ГСЗ особенности строения земной коры и верхней мантии в районе ЦБСЗ позволили высказать концепцию о формировании ЦБСЗ как зоны субдукции андского типа Белорусской океанской плиты под Сарматскую литосферную плиту и последующей коллизии в процессе сближения Фенноскадинавской и Сарматской плит. На базе чего была разработана соответствующая геологическая модель строения земной коры [3].
|
|
|
В настоящей статье приведены результаты дальнейших комплексных геолого-геофизических исследований этой модели.
На рисунке 1 представлен возможный вариант строения земной коры и верхней мантии в преддверии и в процессе субдукции и формирования ЦБСЗ. По-видимому, к 2, 0 млрд лет на юго-восточном фронте Фенноскандинавской плиты сформировался Белорусско—Прибалтийский гранулитовый пояс (БПГП). Фенноскандинавскую и Сарматскую литосферные плиты в раннем протерозое разделяла относительно тяжелая Белорусская океанская литосфера. Полагая, что в движении Фенноскандинавской плиты навстречу с Сарматской действовали тектонические силы глубинного происхождения, каковые могут быть вызваны процессами конвекции астеносферного вещества (в том числе в нашей интерпретации, движение в юго-восточном направлении жесткого фронта литосферы БПГП Фенноскандии обусловило «ныряние» относительно более тяжелой Белорусской океанской литосферы под более легкую Сарматскую плиту.
Конвергенция Фенноскандинавской и Сарматской плит и гравитационные силы приводят, в конечном итоге, к утонению океанской плиты в верхней части ее висячего крыла и образованию локальной впадины — желоба — (в геомеханике это явление связывают с образованием так называемой «шейки»). Шарнир субдуцирующей Белорусской океанской плиты (линия перегиба) в настоящее время прослеживается по Минскому глубинному разлому, а его откатывание за счет гравитационного опускания океанской плиты фиксируется Кореличским разломом.
Процесс постепенной субдукции Белорусской океанской плиты в юго-восточном направлении под континентальный сегмент Сарматии зафиксирован в последовательном омоложении пород магматических комплексов ОМВП с северо-запада на юго-восток [1].
|
|
|
Сейсмические данные свидетельствуют, что в процессе скольжения Белорусской океанской плиты вдоль сместителя субдукции активными были также и тектонические силы надвигающейся Сарматская плиты. Это обусловило возникновение различного рода деформаций земной коры в зоне соприкосновения Фенноскандинавской, Белорусской океанской и Сарматской плит.
Проведя комплексную интерпретацию сейсмического и гравитационного полей в зоне конвергенции Фенноскандинавской и Сарматской плит и учитывая геолого-геофизические материалы в работах [1, 3], отмечающие, что формирование чешуйчато-надвиговых деформаций в верхней части коры Белорусско-Прибалтийского гранулитового пояса, контролируемые выполаживающимися в северо-западном направлении листрическими разломами, обусловлены тангенциальными тектоническими движениями, процесс коллизии в конце раннего протерозоя (2, 0—1, 7 млрд лет) представляется в виде, показанном на рисунке 2.
При этом в процессе интерпретации установлены следующие факты: 1. Кристаллический фундамент ЦБСЗ сформировался за счет надвига гранитно-метаморфического слоя Сарматской плиты в процессе формирования желоба. 2. Резко повышенная плотность вещества средней и нижней части коры ЦБСЗ в пределах развития положительных складок и наличие в верхах мантии ЦБСЗ относительно уплотненного слоя с аномальной плотностью + 0, 030 — +0, 055 г/см3. Это значит, что деформационный процесс столкновения Фенноскандии и Сарматии затронул главным образом среднюю и нижнюю части земной
РиРисунок 1. Схема развития субдукционнного процесса в Центрально-Белорусской сутурной зоне (ЦБСЗ): БПГП—Белорусско-Прибалтийский гранулитовый пояс, БОП—Белорусская океанская плита, ЗК—земная кора, МЛ—мантийная кора
коры и верхи мантии. 3. Присутствие в мантийной литосфере в зоне контакта ЦБСЗ и ОМВП слоя с избыточной плотностью +0, 120 — +0, 135 г/см3, которое интерпретируется как реликт Белорусской океанской плиты, затянутой в мантию в процессе субдукции.
|
|
|
Анализируя картину деформаций в земной коре, следует, прежде всего, отметить, что, по-видимому, фронтальная часть земной коры Фенноскандинавской плиты, выраженная окраиной БПГП, была очень жесткой (о чем свидетельствуют относительно высокиеплотности пород кристаллического фундамента в верхней коре [4]) и явилась своеобразным упором (вдоль Кореличского глубинного разлома) в коллизионном процессе. Поэтому формирование положительных складок в зоне столкновения Фенноскандинавской и Сарматской плит было обусловлено главным образом тектоническими силами со стороны надвигающейся Сарматии, четко представленные в земной коре группой наклонных в северо-западном направлении отражателей, а также глубинными силами воздействия процессов в астеносфере.
Эти силы, по-видимому, были неравномерны по разрезу — возможно, с глубиной они ослабевали и несколько меняли свое направление, что привело к смещению в северо-западном направлении сдвиговых деформаций, обусловивших строение фиксируемой в ЦБСЗ складки.
Одновременно в верхнем гранитно-метаморфическом слое земной коры Фенноскандинавской плиты под воздействием движущих ее в сторону Сарматии тектонических сил произошли значительные сдвиговые деформации, интерпретируемые как чешуйчато-надвиговые зоны, контролируемые листрическими разломами. Судя по сейсмическим данным, горизонтальные смещения в верхах гранитно-метаморфического слоя в юго-восточном направлении составляли не менее 10—15 км.
Учитывая, что по геофизическим данным кровля реликта Белорусской океанской плиты фиксируется по поверхности Мохо и замечание о том, что земная кора передового фронта надвигающегося БПГП была жесткой и слабо поддавалась деформациям, можно полагать, что коллизионным процессам в пространстве между Фенноскандией и Сарматией подверглось вещество земной коры Сарматии и Белорусской океанской плиты.
Рисунок 2. Схема коллизионного процесса в конце раннего протерозоя
|
|
|
Последнее подтверждается следующими данными. Вдоль западного края ЦБСЗ протягивается узкая полоса так называемой рудьмянской серии (породы гранулитовой фации: амфиболитовые гнейсы, кальцифиры, кристаллические сланцы, пироксенолиты, мраморы и др. ), далее — породы околовской серии (гнейсо-сланцевый комплекс). По геолого-петрологическим и геохимическим особенностям породы обеих толщ принадлежат островодужной ассоциации. Среди магматических образований наиболее примечательны породы русиновского комплекса (диабазы, метадиабазы, метагаббро-диабазы, габброиды, горнблендиты), которые по геохимическим характеристикам близки к офиолитовым ассоциациям океанского дна [5]
Неравномерными были и тектонические силы со стороны пододвигающейся Фенноскандинавской плиты. В верхней части разреза земной коры, при условии жесткого сцепление верхнего слоя земной коры с нижним слоем, они обусловили значительные сдвиговые деформации, интерпретируемые как чешуйчато-надвиговые зоны, контролируемые листрическими разломами. Судя по сейсмическим данным, горизонтальные смещения в верхах гранитно-метаморфического слоя в юго-восточном направлении составляли не менее 10—15 км.
Таким образом, в процессе коллизии Фенноскандинавской и Сарматской плит, завершившейся 1, 7 млрд лет, имели место значительные сдвиговые деформации, которые сформировали сложное строение земной коры в зоне сочленения плит за счет преобразования вещества и структуры ранее субдуцированной Белорусской океанской и окраины Сарматской континентальной плит.
Отметим еще одну особенность процесса субдукции. Согласно сейсмическим данным и гравитационному моделированию, погружение субдуцирующей плиты (по крайней мере, в верхней мантии) происходило практически по канонам зон Беньофа: сначала под углом 8О до глубин примерно 60 км, а затем под углом 19О, причем, как выше указано, с довольно высокой скоростью. В литературе отмечается, что при высоких скоростях погружения тяжелая субдуцирующая океанская плита (каковой является и Белорусская океанская плита) сохраняет свои упругие свойства и на сверхбольших глубинах, в астеносфере. При этом за счет сил сжатия и растяжения непосредственно в субдуцирующей литосфере образуются сейсмические очаги. Имея это в виду, на рис. 3 показаны возможные проявления сейсмичности в ОМВП.
Последующие тектонические события, связанные с формированием ЦБСЗ, привели к возникновению на территории Беларуси и смежных с ней областей двух крупных субширотных трансформных (относительно ЦБСЗ) образования: на севере ― Полоцко-Курземского, а на юге ― Припятско-Брестского поясов разломов [3, 4].
|
|
|
Между этими субширотными сдвиговыми зонами сформировались утолщенные участки континентальной коры, которые послужили теми ядрами, вокруг которых стали образовываться такие крупные платформенные элементы как щиты и антеклизы.
Тектоническая картина формирования в протерозое Центрально-Белорусской сутурной зоны позволила, в конечном итоге, установить влияние докембрийских процессов на последующие тектонические события, происходившие на территории Беларуси в фанерозое.
|
|
|
