РЕКОНСТРУКЦИЯ НАПРЯЖЕННОДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА

Целью исследований являлась реконструкция по геолого-кинематическим индикаторам разноранговых полей тектонических напряжений на Кольском полуострове для определения возможных механизмов формирования новейших структур восточной части Балтийского щита, а также прогноза сейсмогенной и техногенной опасности разрывных нарушений.

Основные исследования проведены в пределах Ковдорского и Хибинского палеозойских щелочно-ультраосновных массивов. Для реконструкции тектонических напряжений в ограниченном объеме использовался метод выделения сопряженных сколовых систем трещин, разработанный М.В. Гзовским [1954, 1975]. Основным методом изучения неотектонических напряжений был кинематический метод О.И. Гущенко [1979], фактическим материалом для которого служили замеры векторов тектонических перемещений на зеркалах скольжения (рис. 2). По данным о локальных стресс-cостояниях методом нахождения общих полей напряжений восстанавливаются главные нормальные напряжения условно регионального уровня [Сим, 1980, 2000]. В работе использовался метод поясного распределения трещиноватости в зонах разломов, предложенный В.Н. Даниловичем [1961], который позволяет определять линию главного перемещения по плоскости разлома.

На руднике «Железный» (Ковдорский массив, рис. 3, 4) установлено, что ряд обрушений и нарушений устойчивости уступов вызывает пространственное наложение и совмещение разрывных элементов двух различных этапов образования (центриклинальных трещин прототектонического генезиса и разрывных нарушений более поздней тектонической активизации), а также многочисленные инверсии и изменения характера кинематики относительных смещений. Так, обрушение юго-восточной стенки карьера обусловлено наличием обстановки локального растяжения (рис. 6), а также крупного разрывного нарушения – прототектонической трещины c падением в сторону карьера. В результате анализа локальных стресс-состояний, определенных в разных точках карьера (табл. 1), мы предполагаем наличие двух «региональных» полей напряжений (рис. 7, 8). Первое действовавшее здесь поле палеонапряжений – взбросовое с ЗСЗ ориентацией субгоризонтальной оси сжатия и крутой осью растяжения. Второе поле сдвигового геологического типа характеризуется осью сжатия, сохранившей свою ЗСЗ ориентировку, а также переиндексацией осей растяжения и промежуточной, при которой ось растяжения стала субмеридиональной и пологой. Возраст 2-го поля напряжений принимается более молодым по следам двух перемещений на отдельных плоскостях, из которых более молодые – сдвиговые.

Анализ плотности всех измеренных 273 плоскостей с бороздами скольжения показал их отчетливое поясное распределение. Пояс трещин совпадает с плоскостью действия промежуточной оси молодого «регионального» поля (рис. 9), а главные максимумы плотностей плоскостей с бороздами скольжения расходятся от оси сжатия и растяжения этого поля симметрично. Борозды скольжения обычно отражают следы наиболее молодых перемещений, такая согласованность их с осями молодого поля напряжений подтверждает справедливость определения возрастных взаимоотношений двух «региональных» полей. На основе изучения тектонических напряжений выделены четыре основные этапа деформирования изученной части Ковдорского массива (рис. 10).

В пределах Хибинского массива на трех рудниках восстановлено 14 локальных стресс-состояний (табл. 2, рис. 11). На руднике «Центральный» переиндексация локальных осей сжатия и растяжения в разных крыльях разлома свидетельствует о его активности на неотектоническом этапе (рис. 13). «Региональное» поле напряжений Хибинского массива характеризуется взбросовым типом с пологой ССЗ ориентировкой оси сжатия (рис. 14).

Проведенные на рудниках Кольского пова тектонофизические исследования позволили сделать несколько выводов. Степень активности разломов с разными элементами залегания на рудниках различна и зависит от их ориентации по отношению к новейшим «региональным» главным напряжениям. По комплексу признаков установлен относительный возраст выделенных «региональных» полей напряжений, который принят за неотектонический и современный.

На исследованной части Ковдорского массива выделены: два ранних этапа деформирования – по структурным признакам, два последних – по ориентации осей главных напряжений восстановленных «региональных» полей. Взбросовое поле напряжений 3-го этапа деформирования (более древнее «региональное» по реконструкции тектонических напряжений) на Ковдорском массиве и взбросовое поле на рудниках Хибинского массива могут отражать, предположительно, этап хрупкого деформирования массива пород непосредственно после выведения массивов на дневную поверхность. С этого времени механизм деформирования мог определяться двумя факторами, обусловливающими
субгоризонтальное сжатие: остаточными гравитационными напряжениями, сохранившимися в значительно эродированных магматических телах как «память» о пребывании в стесненных условиях на глубине [Rebetsky, 2008], и влиянием рифтогенеза в Северной Атлантике. Полная аналогия неотектонического «регионального» поля напряжений Ковдора с таковым в Центральной Карелии (рис. 1) позволяет считать, что механизм деформирования указанного массива могут определять оба источника. Хибинский массив, имеющий лополитообразную форму, переходящую ниже в коническую структуру центрального типа, под воздействием горизонтального сжатия любого генезиса должен выдавливаться вверх, что фиксируется субвертикальной осью растяжения общего поля Хибин и подтверждается современным рельефом – наиболее высокие вершины Кольского п-ова находятся именно на этом массиве.

1. Бабак В.И., Гарбар Д.И., Сим Л.А., Касаткин Ф.Г. Тектонические условия и тенденции развития Онежского озера // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. 1979. № 2. С. 44–51.

2. Бабак В.И., Николаев Н.И. Пояснительная записка к карте геоморфолого-неотектонического районирования Нечерноземной зоны РСФСР (за исключением горной части Урала и Калининградской области). Мб 1:500000. М.: МГУ, 1983.

3. Бабак В.И., Сим Л.А., Касаткин Ф.Г. Вариации тектонического поля напряжений восточной части Балтийского щита // Бюл. МОИП. Отд. геол. 1981. Т. 56, вып. 1. С. 150.

4. Геологическая карта Кольского региона. Мб 1:100000 / Ред. Ф.П. Митрофанов. Апатиты, 2001.

5. Геология рудных районов Мурманской области / В.И. Пожиленко, Б.В. Гавриленко, Д.В. Жиров, С.В. Жабин. Апатиты: КНЦ РАН, 2002. 359 с.

6. Гзовский М.В. Тектонические поля напряжений // Известия АН СССР. Серия геофизическая. 1954. № 5. С. 390–410.

7. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М.: Наука, 1975. 375 с.

8. Гущенко О.И. Анализ ориентировок сколовых тектонических смещений и их тектонофизическая интерпретация при реконструкции палеонапряжений // Доклады АН СССР. 1973. Т. 210, № 2. С. 331–334.

9. Гущенко О.И. Метод кинематического анализа структур разрушения при реконструкции полей тектонических напряжений // Поля напряжений в литосфере. М.: Наука, 1979. С. 7–25.

10. Гущенко О.И., Сим Л.А. Обоснование метода реконструкции напряженного состояния земной коры по ориентировкам сдвиговых тектонических смещений (по геологическим и сейсмологическим данным) // Механика литосферы: Тез. докл. Всесоюз. науч.техн. совещ. Л.–М., 1974. С. 5−8.

11. Данилович В.Н. Метод поясов в исследовании трещиноватости, связанной с разрывными смещениями. Иркутск: Иркут. политехн. ин-т, 1961. 47 с.

12. Жиров Д.В., Сим Л.А. Мультикинематические дизъюнктивы как регуляторы транспозициональных полей напряжений на примере массива пород Ковдорского апатит-магнетитового месторождения // Триггерные эффекты в геосистемах: Тез. докл. семинара-сов. (Москва, июнь 2010). М.: ИДГ РАН, 2010. С. 31–32.

13. Карта новейшей тектоники СССР и сопредельных областей м-ба 1:1000000 / Ред. Н.И. Николаев. М.: ГУГК СМ, 1985.

14. Кольская сверхглубокая. М.: Недра, 1984. 490 с.

15. Кошечкин Б.И. Голоценовая тектоника восточной части Балтийского щита. Л.: Недра, 1979. 152 с.

16. Митрофанов Ф.П., Баянова Т.Б., Балабонин Н.Л., Сорохтин Н.О., Пожиленко В.И. Кольский глубинный раннедокембрийский коллизион: новые данные по геологии, геохронологии, геодинамике и металлогении // Вестник СПбГУ. 1997. Сер. 7, вып. 3. С. 5–18.

17. Мультимедийный справочник по минерально-сырьевым ресурсам и горно-промышленному комплексу Мурманской области: Цифровой информационный ресурс / Под ред. Ф.П. Митрофанова. Апатиты: ГИ КНЦ РАН, 2001. Ч. 1. (CDROM).

18. Николаев П.Н. Методика тектоно-динамического анализа. М.: Недра, 1992. 295 с.

19. Осокина Д.Н. Об иерархических свойствах тектонического поля напряжений и деформаций в земной коре // Поля напряжений и деформаций в земной коре. / Под ред. А.С. Григорьева, Д.Н. Осокиной. М.: Наука, 1987. С. 136–151.

20. Осокина Д.Н. Парагенезы напряжений и вторичных структур в зонах активных разломов: Математическое моделирование. Структурные парагенезы и их ансамбли / Под ред. А.В. Лукьянова. М.: ГЕОС, 1997. С. 129–131.

21. Ребецкий Ю.Л., Сим Л.А., Козырев А.А., Рыбин В.В., Жиров Д.В. Первые оценки величин напряжений по геологическим данным // Современное состояние наук о Земле: М-лы

22. междунар. конф., посв. памяти В.Е. Хаина. М.: Геол. факультет МГУ, 2011, С. 1553–1554. http://khain2011.web.ru.

23. Ронов А.Б., Хаин В.Е., Балуховский А.Н. Атлас литолого-палеогеографических карт мира. Мезозой и кайнозой континентов и океанов / Отв. ред. В.Л. Барсуков, Н.П. Лаверов. Л.: ВСЕГЕИ, 1989. 79 с.

24. Рухлов А.С., Иванников В.В., Белл К. Рекуррентный дайково-диатремовый магматизм Кандалакшского грабена (Кольская щелочная провинция) // Рифтогенез, магматизм, металлогения докембрия. Корреляция геологических комплексов Фенноскандии. Тез. междунар. конф. Петрозаводск, 1999. С. 124–125.

25. Светов А.П., Свириденко Л.П. Магматизм шовных зон Балтийского щита. Л.: Наука. Ленинградское отд., 1991. 197 с.

26. Сим Л.А. Выявление новейших активизированных разломов в условиях слабообнаженных районов (на примере зоны сочленения Мезенской синеклизы и Среднего Тимана): Автореф. дис. … канд. геол.мин. наук. М.: МГУ, 1980. 24 с.

27. Сим Л.А. Некоторые особенности полей напряжений в зонах разломов (по геологическим и сейсмологическим данным) // Поля напряжений и деформаций в земной коре. М.: Наука, 1987. С. 151–158.

28. Сим Л.А. Изучение тектонических напряжений по геологическим индикаторам (методы, результаты, рекомендации) // Изв. ВУЗов. Геология и разведка. 1991. № 10. С. 3–22.

29. Сим Л.А. Некоторые особенности взаимосвязи неотектонических движений Восточно-Европейской платформы с глобальным тектогенезом на основе изучения неотектонических напряжений) // Неотектоника и современная геодинамика контин. и океанов: Тез. докл. ХХ1Х тект. сов. М., 1996. С. 132–134.

30. Сим Л.А. Влияние глобального тектогенеза на новейшее напряженное состояние платформ Европы // М.В. Гзовский и развитие тектонофизики. М.: Наука, 2000. С. 326–350.

31. Сим Л.А. О возможной причине эрозионного сноса за мезозой – кайнозой и в начале новейшего этапа на Фенноскадинавском щите // Свойства, структура, динамика и минерагения литосферы Восточно-Европейской платформы: Материалы XVI международной конференции, 20–24 сентября 2010 г. Воронеж: Научная книга, 2010. С. 216–221.

32. Сим Л.А., Наумкин А.Н., Никулин В.И., Симонов Д.А. Тектонофизическое изучение разломов Карелии в связи с выбором площадки для строительства Карельской АЭС // Тектонофиз. аспекты разломообразования в литосфере: Тез. Всес. сов. «Разломообразование в литосфере: тектонофиз. аспекты». Иркутск, 1990. С. 63.

33. Сим Л.А., Попова З.В., Шенкман Е.Я., Гущенко А.О., Серов А.В. Поля напряжений в зонах разломов по геологическим и экспериментальным данным // Эксперим. тект. в решении задач теорет. и практ. геологии: Тез. Второго Всес. симп. в Ялте. Киев, 1987. С. 150–151.

34. Сим Л.А., Свириденко Л.П., Брянцева Г.В. Об унаследованном развитии неотектонических разломов восточной части Балтийского щита // Разломообразование и сейсмичность в литосфере: тектонофизические концепции и следствия: М-лы Всерос. сов. (18–21 августа 2009 г.). Т. 1. Иркутск: ИЗК СО РАН, 2009. С. 100–102.

35. Строение и динамика литосферы Восточной Европы. Результаты исследований по программе EUROPROBE. – М.: Геокарт: Геос, 2006. 736 с.

36. Стром А.Л., Никонов А.А. Распределение смещений вдоль сейсмогенных разрывов и учет неравномерности подвижек при палео-сейсмологических исследованиях // Вулканология и сейсмология. 1999. № 6. С. 47–59

37. Шерман С.И. О потенциальной способности глубинных разломов к магмоконтролирующей деятельности // Вестник научной информации Забайкальского отд. Геогр. о-ва СССР. Чита, 1966. № 5. С. 16−24.

38. Garetsky R.G., R.E. Aizberg R.E., Karabanov A.K., Palienko V.P., Sliaupa A.I. Neotectonics and Neogeodynamics of Central Europe // Geotectonics. V. 33. № 5. P. 343–352.

39. Rebetsky Yu.L. Possible Mechanism of Horizontal Compression Stress Generation in the Earth’s Crust // Doklady Earth Sciences. 2008. V. 423. № 2. P. 1448–1451. doi:10.1134/S1028334X08090274.

40. Sim L.A., Zhirov D.V., Smaglichenko T.A., Smaglichenko A.V. Results of the neotectonic stress state study in the eastern part of Baltic shield // Geoph. Research Abstr. V. 12, EGU20103599, 2010, EGU General Assembly 2010.

41. Zoback M.L., Zoback M.D., Adams J., Assumpção M., Bell S., Bergman E.A., Blümling P., Brereton N.R., Denham D., Ding J., Fuchs K., Gay N., Gregersen S., Gupta H.K., Gvishiani A., Jacob K., Klein R., Knoll P., Magee M., Mercier J.L., Müller B.C., Paquin C., Rajenran K., Stephansson O., Suarez G., Suter M., Udias A., Xu Z.H. & Zhizhin M. Global patterns of tectonic stress // Nature. 1989. V. 341. № 6240. P. 291–298. doi:10.1038/341291a0.