gtcrustГеодинамика и тектонофизикаGeodynamics & Tectonophysics2078-502XInstitute of the Earth's crust of the Russian Academy of Sciences, Siberian Branch10.5800/GT-2018-9-4-0396gtcrust-682Research ArticleСОВРЕМЕННАЯ ГЕОДИНАМИКАRECENT GEODYNAMICSСТРУКТУРА ЗЕМНОЙ КОРЫ ОНЕЖСКО-КАНДАЛАКШСКОГО ПАЛЕОРИФТА ПО ДАННЫМ КОМПЛЕКСНОГО АНАЛИЗА АНОМАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ АКВАТОРИИ БЕЛОГО МОРЯTHE CRUSTAL STRUCTURE OF ONEGA-KANDALAKSHA PALEORIFT IDENTIFIED BY COMPLEX ANALYSIS OF THE ANOMALOUS MAGNETIC FIELD OF THE WHITE SEAБалуевА. С.BaluevA. S.

Александр Сергеевич Балуев - доктор геолого-минералогических наук, ведущий научный сотрудник.

119017, Москва, Пыжевский пер., 7

Alexander S. Baluev - Doctor of Geology and Mineralogy, Lead Researcher.

7 PyzhevskyLane, Moscow 119017

albaluev@yandex.ruБрусиловскийЮ. В.BrusilovskyYu. V.

Юрий Викторович Брусиловский - кандидат геолого-миралогических наук, старший научный сотрудник.

117997, Москва, Нахимовский пр., 36

Yuriy V. Brusilovsky - Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher.

36 Nachimovskyave., Moscow 117997

ura77777@rambler.ruИваненкоА. Н.IvanenkoA. N.

Александр Николаевич Иваненко - кандидат геолого-миралогических наук, старший научный сотрудник.

36 Nachimovsky ave., Moscow 117997

Alexander N. Ivanenko - Candidate of Geology and Mineralogy, Senior Researcher.

36 Nachimovsky ave., Moscow 117997

ivanenko.ocean@gmail.comГеологический институт РАНРоссияGeological Institute of RASRussian FederationИнститут океанологии им. П.П. Ширшова РАНРоссияP.P. Shirshov Institute of Oceanology RASRussian Federation2018081220189412931312Copyright © Балуев А.С., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н., 20182018Балуев А.С., Брусиловский Ю.В., Иваненко А.Н.Baluev A.S., Brusilovsky Y.V., Ivanenko A.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.gt-crust.ru/jour/article/view/682

Благодаря геолого-геофизическим исследованиям последних лет акватории Белого моря и прилегающей территории появились новые данные о глубинном строении Беломорского региона. Основная цель представляемой работы – составление на основе комплексного анализа аномального магнитного поля и других геолого-геофизических данных модели глубинного строения Онежско-Кандалакшского палеорифта, расположенного в Беломорском бассейне и на прилегающей с юго-востока суше. Основой для анализа магнитного поля Белого моря послужила сводная карта аномального магнитного поля (АМП), составленная авторами по материалам магнитных съемок, выполненных ОАО «Морская арктическая геологоразведочная экспедиция» (МАГЭ) в 2003–2008 гг., которые были дополнены материалами съемок, выполненных Институтом океанологии РАН в 2001–2004 гг. Для решения этой задачи и оценки параметров магнитоактивного слоя в работе были использованы независимые взаимодополняющие методы количественной интерпретации, разработанные в лаборатории геофизических полей Института океанологии им. П.П. Ширшова РАН. В результате анализа и комплексной интерпретации аномального магнитного поля и других геолого-геофизических данных авторами была создана модель строения и формирования магнитоактивного слоя палеорифтовой системы Белого моря. Исследования показали, что магнитоактивный слой палеорифтовой системы Белого моря имеет сложное строение, которое отражает все основные этапы тектонической активности Беломорского региона – от среднего и позднего рифея до событий последнего оледенения четвертичного периода. Модель магнитоактивного слоя представлена тремя структурными уровнями (горизонтами), каждый из которых отражает определенный этап формирования изучаемой площади. Нижний структурный уровень (основание магнитоактивного слоя) отражает рифтовый этап эволюции Беломорского подвижного пояса в среднем и позднем рифее, характеризующийся проявлением континентального рифтогенеза. Средний структурный горизонт отражает среднепалеозойский (позднедевонский) этап реактивации рифтовой системы, который характеризуется проявлением щелочно-ультраосновного магматизма и представлен роями щелочных даек и трубок взрыва, в том числе и кимберлитового состава. Верхний структурный уровень отражает высокочастотную составляющую аномального магнитного поля и связан с сильномагнитными источниками аномалий, расположенными в верхней части выделяемого структурного уровня. Характеристики этого структурного уровня позволяют предполагать, что верхний горизонт мог быть сформирован во время последнего этапа (поздний плейстоцен – голоцен) тектонической активизации этого региона. Модель магнитоактивного слоя для низкочастотной составляющей АМП отражает глубинное строение земной коры Беломорского бассейна, в юго-восточной части которого сильномагнитным источником аномалий с глубиной нижних кромок до 30 км является насыщенность коры продуктами проявлений магматизма основного (рифей – венд) и щелочно-ультраосновного (средний палеозой) состава, что, вероятно, отражает наиболее активное плюм-литосферное взаимодействие. Выклинивание и воздымание магнитоактивного слоя к северо-западу вдоль простирания Онежско-Кандалакшского рифта связывается с Беломорским глубинным разломом, который являлся долгоживущим магмоподводящим каналом от центральной части плюма, что подтверждается наличием магматических тел основного состава в фундаменте и в центральной части осадочного клина, выполняющего Кандалакшский рифтогенный грабен. Комплексный анализ АМП в пределах акватории Белого моря позволил также спрогнозировать наличие магматических тел различной морфологии в верхней части земной коры.

Geological and geophysical studies recently conducted in the White Sea and the adjacent territory have provided new data on the deep structure of this region. Our study aims to conduct complex analysis of the anomalous magnetic field and the geological and geophysical data on the Onega-Kandalaksha paleorift located in the White Sea basin and the adjacent southeastern land area, and to develop a model showing its deep structure. The basis for analysing the magnetic field is the anomalous magnetic field (AMF) map constructed by the authors using the magnetic survey data consolidated by the Marine Arctic Geological Expedition (MAGE) in 2003–2008 and supplemented by the survey data of the Institute of Oceanology RAS in 2001–2004. The parameters of the magnetically active layer are estimated by the independent complementary methods of quantitative interpretation developed by the Laboratory of Geophysical Fields, P.P. Shirshov Institute of Oceanology RAS. This article describes a model showing the structure and formation of the magnetically active layer of the White Sea paleorift. Our study shows that the magnetically active layer of the paleorift system has a complex structure reflecting all the main stages in the evolution of tectonic activity in the White Sea region, from the Middle and Late Riphean to the last glaciation of the Quaternary period. The model includes three structural layers, each corresponding to a certain stage. The bottom structural layer is the base of the magnetically active layer, which reflects the continental rifting stage in the evolution of the White Sea mobile belt in the Middle and Late Riphean. The middle structural layer reflects the Middle Paleozoic (Late Devonian) stage of rifting reactivation, which is characterized by alkaline-ultrabasic magmatism and represented by swarms of alkaline dykes and diatremes, including kimberlite pipes. The top structural layer reflecting a high-frequency component of the AMF is related to the highly magnetic sources of anomalies located in the upper part of this structural layer. The characteristics of the top structural layer suggest that it formed in the Late Pleistocene – Holocene and developed during the final stage the tectonic activation of this region. The deep crustal structure of the White Sea basin is specified in our model showing the magnetically active layer for the low-frequency component of the AMF. In the southeastern part of the basin, magmatism products of the basic (Riphean – Vendian) and alkaline-ultrabasic (Middle Paleozoic) composition are abundant in the crust and provide for a strong magnetic source of anomalies, the lower edges of which are traced at the depths to 30 km. This probably reflects the most active plume-lithospheric interaction. Wedging and uplifting of the magnetically active layer northwestward along the Onega-Kandalaksha rift is related to the White Sea (Belomorsky) deep fault. This fault is a long-lived conduit that channels magma from the central portion of the plume, as evidenced by the igneous bodies of the basic composition in the basement and central parts of the sedimentary wedge in the Kandalaksha graben. The complex analysis of the AMF in the White Sea region suggests the presence of morphologically different igneous bodies in the upper crust in the study region.

палеорифтовая система Белого морярифтогенезмодель магнитоактивного слояобратная задачаразделение полейэффективная намагниченностьWhite Sea paleorift systemriftogenesismagnetic layer modelinverse problemfield separationeffective magnetizationПрограмма президиума РАН № 19, проект № 0135-2018-0040; РФФИ, проекты №18-05-00316 и 18-05-00485ReferencesГеодинамика и возможная нефтегазоносность Мезенского осадочного бассейна / Ред. С.В. Аплонов, Д.Л. Федоров. СПб.: Наука, 2006. 319 с.Aplonov S.V., Fedorov D.L. (Eds.), 2006. Geodynamics and Possible Oil and Gas Potential of the Mezensk Sedimentary Basin. Nauka, Saint Petersburg, 319 p. (in Russian)Тектоническая карта Белого моря и прилегающих территорий. Масштаб 1:500000 / Ред. А.С. Балуев. М.: ИПП «Куна», 2012.Baluev A.S. (Ed.), 2012. Tectonic Map of the White Sea and Adjacent Territories. Scale 1:500000. IPP Kuna, Moscow (in Russian)Baluev A.S., Przhiyalgovskii E.S., Terekhov E.N., 2009a. New data on tectonics of Onega-Kandalaksha paleorift (the White Sea). Doklady Earth Sciences 425 (2), 249–252. https://doi.org/10.1134/S1028334X09020160.Baluev A.S., Przhiyalgovskii E.S., Terekhov E.N., 2009a. New data on tectonics of Onega-Kandalaksha paleorift (the White Sea). Doklady Earth Sciences 425 (2), 249–252. https://doi.org/10.1134/S1028334X09020160.Baluev A.S., Zhuravlev V.A., Przhiyalgovskii E.S., 2009b. New data on structure of the central part of the White Sea paleorift system. Doklady Earth Sciences 427A (6), 891–896. https://doi.org/10.1134/S1028334X09060014.Baluev A.S., Zhuravlev V.A., Przhiyalgovskii E.S., 2009b. New data on structure of the central part of the White Sea paleorift system. Doklady Earth Sciences 427A (6), 891–896. https://doi.org/10.1134/S1028334X09060014.Балуев А.С., Журавлёв В.А., Терехов Е.Н., Пржиялговский Е.С. Тектоника Белого моря и прилегающих территорий. (Объяснительная записка к «Тектонической карте Белого моря и прилегающих территорий» масштаба 1:500000). М.: ГЕОС, 2012. 104 с.Baluev A.S., Zhuravlev V.A., Terekhov E.N., Prahiyalgovsky E.S., 2012. Tectonics of the White Sea and Adjacent Areas. The Explanatory Notes to “The Tectonic Map of the White Sea and Adjacent Areas”, at a Scale of 1:1500000. GEOS, Moscow, 104 p. (in Russian)Brusilovskii Yu.V., Ivanenko A.N., Popov K.V., Filin A.M., 2003. Geomagnetic survey in the White Sea. Oceanology 43 (2), 258–262.Brusilovskii Yu.V., Ivanenko A.N., Popov K.V., Filin A.M., 2003. Geomagnetic survey in the White Sea. Oceanology 43 (2), 258–262.Брусиловский Ю.В., Буш В.А. Модель магнитоактивного слоя восточной части Мезенской синеклизы // Геофизические исследования. 2015. Т. 16. № 1. С. 69–76.Brusilovsky Yu.V., Bush V.A., 2015. A model of the magnetically active layer of Western Mezen syneclise. Geophysical Research 16 (1), 69–76 (in Russian)Bush V.A., Kalmykov B.A., 2015. New data on Pre-mezozoic intraplate magmatism in the East European platform. Geotectonics 49 (5), 395–410. https://doi.org/10.1134/S0016852115050027.Bush V.A., Kalmykov B.A., 2015. New data on Pre-mezozoic intraplate magmatism in the East European platform. Geotectonics 49 (5), 395–410. https://doi.org/10.1134/S0016852115050027.Cooper G.R.J., 1997. Forward modelling of magnetic data. Computers & Geosciences 23 (10), 1125–1129. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(97)00099-X.Cooper G.R.J., 1997. Forward modelling of magnetic data. Computers & Geosciences 23 (10), 1125–1129. https://doi.org/10.1016/S0098-3004(97)00099-X.Добрынина М.И. Рифтогенез в геологической истории докембрия северной части Русской плиты // Глубинное строение и геодинамика кристаллических щитов европейской части СССР / Ред. Ф.П. Митрофанов, В.И. Болотов. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 1992. С. 71–78.Dobrynina M.I., 1992. Riftogenesis in the Precambrian geological history of the northern regions of the USSR. In: F.P. Mitrofanov, V.I. Bolotov (Eds.), Deep structure and geodynamics of crystalline shields of the European part of the USSR. Publishing House of KSC RAS, Apatity, p. 71–78 (in Russian)Гафаров Р.А. Строение докембрийского фундамента Севера Русской плиты. М.: Изд-во АН СССР, 1963. 212 с.Gafarov R.A., 1963. The Structure of the Precambrian Basement of the Northern Region of the Russian Plate. Publishing House of the USSR Acad. Sci., Moscow, 212 p. (in Russian)Иваненко А.Н., Брусиловский Ю.В., Филин А.М., Шишкина Н.А. Методики обработки и интерпретации морских магнитных данных при работах на месторождениях нефти и газа на мелководье // Геофизика. 2012. № 3. С. 60–70.Ivanenko A.N., Brusilovskiy Yu.V., Filin A.M., Shishkina N.A., 2012. Methods of processing and interpretation of marine magnetic data in the works on oil and gas fields in shallow water. Geofizika (The Russian Geophysics Journal) (3), 60–70 (in Russian)Казанин Г.С., Журавлев В.А., Павлов С.П. Структура осадочного чехла и перспективы нефтегазоносности Белого моря // Бурение и нефть. 2006. № 2. С. 26–28.Kazanin G.S., Zhuravlev V.A., Pavlov S.P., 2006. Structure of the sedimentary cover and petroleum capacities of the White Sea. Burenie i Neft (Drilling and Oil) (2), 26–28 (in Russian)Харитонов Л.Я. Основные черты стратиграфии и тектоники восточной части Балтийского щита // Труды III сессии комиссии по определению абсолютного возраста геологических формаций. М.: Изд-во АН СССР, 1955. С. 51–77.Kharitonov L.Ya., 1955. The main features of the stratigraphy and tectonics of the eastern regions of the Baltic Shield. In: Proceedings of the 3rd session of the Commission for determining the absolute ages of geological formations. Publishing House of the USSR Acad. Sci., Moscow, p. 51–77 (in Russian)Константиновский А.А. Рифейский Онежско-Кандалакшский грабен Восточно-Европейской платформы // Геотектоника. 1977. № 3. С. 38–45.Konstantinovsky A.A., 1977. Riphean Onega-Kandalaksha graben of the East European platform. Geotektonika (Geotectonics) (3), 38–45 (in Russian)Last B.J., Kubik K., 1983. Compact gravity inversion. Geophysics 48 (6), 713–721. https://doi.org/10.1190/1.1441501.Last B.J., Kubik K., 1983. Compact gravity inversion. Geophysics 48 (6), 713–721. https://doi.org/10.1190/1.1441501.Portniaguine O., Zhdanov M.S., 1999. Focusing geophysical inversion images. Geophysics 64 (3), 874–887. https://doi.org/10.1190/1.1444596.Portniaguine O., Zhdanov M.S., 1999. Focusing geophysical inversion images. Geophysics 64 (3), 874–887. https://doi.org/10.1190/1.1444596.Валеев Р.Н. Авлакогены Восточно-Европейской платформы. М.: Недра, 1978. 152 с.Valeev R.N., 1978. Aulacogenes of the East European Platform. Nedra, Msocow, 152 p. (in Russian)Зандер В.Н. Геологическое строение и перспективы рудоносности фундамента склонов Балтийского щита. Л.: Недра, 1972. 152 с.Zander V.N., 1972. Geological Structure and Ore-Bearing Capacities of the Basement of the Baltic Shield Slopes. Nedra, Leningrad, 152 p. (in Russian)Зандер В.Н., Томашунас Ю.И., Берковский А.Н., Суворова Л.В., Дедеев В.А., Кратц К.О. Геологическое строение фундамента Русской плиты. Л.: Недра, 1967. 124 с.Zander V.N., Tomashunas Yu.I., Berkovsky A.N., Suvorova L.V., Dedeev V.A., Kratts K.O., 1967. Geological Structure of the Basement of the Russian Plate. Nedra, Leningrad, 124 p. (in Russian)Журавлёв В.А. Структура земной коры Беломорского региона // Разведка и охрана недр. 2007. № 9. С. 22–26.Zhuravlev V.A., 2007. The crustal structure of the White Sea region. Razvedka i Okhrana Nedr (Exploration and Protection of Mineral Resources) (9), 22–26 (in Russian).Журавлёв В.А., Павлов С.П., Шипилов Э.В. Структура фундамента и осадочного чехла Беломорского сектора Восточно-Европейской платформы // Комплексные исследования процессов, характеристик и ресурсов российских морей Северо-Европейского бассейна (проект подпрограммы «Исследование природы Мирового океана» федеральной целевой программы «Мировой океан») / Ред. Г.Г. Матишов. Вып. 2. Апатиты: Изд-во КНЦ РАН, 2007. С. 302–310.Zhuravlev V.A., Pavlov S.P., Shipilov E.V., 2007. The structure of the basement and the sedimentary cover of the White Sea sector of the East European Platform. In: G.G. Matishov (Ed.), Complex studies of the processes, Characteristics and resources of the Russian seas of the North European basin (Project of the Studies of Nature of the World Ocean Sub-Programme in the World Ocean Federal Programme). Vol. 2. Publishing House of KSC RAS, Apatity, p. 302–310 (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.