Строение и история развития литосферы
Шрифт:
По профилю Калевала-Кемь-горло Белого моря (рис. 1 Б) за основу приняты сейсмические материалы, полученные в 2003 году ФГУ НПП «Севморгео» и СЗФ «Невскгеология», являющиеся юго-западным окончанием геотраверса 3-АР. ФГУ НПП «Севморгео» выполнил морские работы по 400-километровому профилю ОГТ, ГСЗ, включающие возбуждение сигналов пневмоисточником и регистрацию автоматическими донными сейсмическими многокомпонентными станциями. Наблюдения на 200 километровом сухопутном участке были обеспечены СЗФ «Невскгеология». Эти материалы дополнены временами первых вступлений продольных волн, полученных под руководством И.В. Литвиненко в 1958 году на профиле ГСЗ Кемь-Ухта (Калевала) (Глубинное строение…, 2001). Главной целью исследований было создание сейсмогеологической модели строения земной коры восточной
1. Геологический очерк
Фенноскандинавский (Балтийский) щит – самый крупный в Европе выход на поверхность докембрийских комплексов Восточно-Европейского кратона. Его континентальная кора имеет мозаичную (блоковую, террейновую) структуру и состоит из семи провинций (рис. 1А). При этом восточная его часть сложена, главным образом, архейскими (3,5–2,5 млрд. лет), а западная – ювенильными протерозойскими образованиями. Архейские структурно-вещественные комплексы составляют большую часть Карельской, Мурманской, Беломорской, Кольской (в ее составе установлены фрагменты ювенильной палеопротерозойской коры), Норрботтен провинций (рис. 1 А). Каждая из них имеет свои особенности формирования коры в архее и ее переработки в протерозое (Daly et al., 2006; Slabunov et al., 2006). Две первые структуры рассматриваются как неоархейские кратоны, Беломорская и Кольская – как докембрийские подвижные пояса, провинция Норрботтен пока изучена слабо. Земная кора щита в восточной (древней) части расколота неопротерозойскими палеорифтами Онежско-Кандалакшской системы (Балуев и др., 2000), пронизана среднепалеозойскими интрузиями Кольской щелочной провинции и кимберлитовыми трубками (рис. 1 Б).
Карельская провинция (или неоархейский кратон) составляет ядро щита (Ga'al, Gorbatschev, 1987) и сложена, главным образом, архейскими гранитоидными, зеленокаменными и парагнейсовыми комплексами, менее распространены высокометаморфизованные (гранулитовые) комплексы (Слабунов и др., 2006а, б; Slabunov et al., 2006). Первые занимают более 80 % современного эрозионного среза и формировались на всем протяжении развития коры: от 3,5 до 2,5 млрд. лет. Зеленокаменные и парагнейсовые комплексы с возрастом от 3,1 до 2,6 млрд. лет слагают, соответственно, зеленокаменные и парагнейсовые пояса.
Архейские образования кратона перекрываются слабодислоцированными палеопротерозойскими осадочными и вулканогенными образованиями, которые сохранились в ряде структур, а также секутся роями базитовых даек и расслоенными интрузиями (Слабунов и др., 2006б).
Около 2,5 млрд. лет назад Карельская провинция прошла стадию кратонизации и в протерозое реагировала на тектонические события как относительно жесткий блок.
В составе кратона выделяется несколько террейнов (Слабунов и др., 2006а и ссылки там), которые различаются возрастом и составом слагающих их пород. Рассматриваемый профиль пересекает самый молодой и восточный среди них – Центрально-Карельский, а с учетом материалов по профилю 4В – также восточную часть террейна Кианта.
Кольская провинция (рис. 1 Б) – это сложный тектонический ансамбль, сформировавшийся в палеопротерозое в связи с развитием Лапландско-Кольского орогена (Балаганский, 2002; Балаганский и др., 1998, 2006; Daly et al., 2006). Она состоит из террейнов с различным строением и предысторией (Балаганский, 2002). Профиль пересекает следующие из них: Колвицкий, Умбинский, Терский, Стрельнинский, Сосновский. Последний входит в состав Центрально-Кольского супертеррейна, в котором наиболее полно представлены архейские зеленокаменные, парагнейсовые, гранитоидные, дайковые комплексы. Он рассматривается как Кольская гранулит-зеленокаменная (Митрофанов и др., 1986) или гранит-зеленокаменная (Докембрийская…, 1992) область, а его Кольско-Норвежский террейн – как архейская гранулито-гнейсовая область (Марков и др., 1987). Беломорская провинция непосредственно граничит по системе палеопротерозойских (2,0–1,75 млрд. лет) разломов с Лапландско-Кольской коллизионной сутурой (Балаганский
В палеопротерозое в пределах провинции формируются многочисленные мафит-ультрамафитовые интрузии (например, расслоенные перидотит-пироксенит-габброноритовые интрузии Панских и Федоровских тундр), рифтогенная Имандро-Вазрзугская структура (Пожиленко и др., 2002).
Беломорский подвижный пояс располагается между Карельским кратоном и Кольской провинцией (рис. 1 Б) и принципиально отличается от них тем, что это сложно и интенсивно складчатая структура полицикличного развития, породы которой неоднократно метаморфизованы в условиях высокого (кианитовый тип) давления как в архее, так и в протерозое (Володичев, 1990; Глебовицкий и др., 1996; Сыстра, 1978). Кольская и Беломорская провинции являются элементами Лапландско-Кольского палеопротерозойского орогена (Балаганский и др., 2006; Daly et al., 2006).
Структура Беломорского подвижного пояса – это сложный тектонический коллаж (Миллер, Милькевич, 1995), состоящий из отдельных пластин (террейнов). Существенную, а, возможно, и решающую роль в формировании структуры провинции играют неоархейские (2,72–2,7 млрд. лет) тектонические покровы (Глебовицкий и др., 1996; Миллер, Милькевич, 1995). Структура пояса была существенно усложнена палеопротерозойскими рифтогенными и коллизионными событиями (Балаганский, 2002; Володичев, 1990; Колодяжный, 2006).
Большая часть структуры сложена архейскими (2,9–2,65 млрд. лет) мигматизированными разгнейсованными гранитоидами ТТГ ассоциации, менее развиты палеопротерозойские (около 2,4 млрд. лет) гранитоиды – чарнокиты. Глубокометаморфизованные вулканогенные (среди которых велика роль базальтов, коматиитов, андезитов), осадочно-вулканогенные и осадочные образования с возрастом от 2,88 до 2,74 млрд. лет слагают серию зеленокаменных поясов, а мезоархейские метаграувакки – Чупинский парагнейсовый пояс (Слабунов, 2008 и ссылки там). Отдельно следует отметить Центрально-Беломорский зеленокаменный пояс, сложенный мезоархейским офиолитоподобным комплексом с фрагментами метаперидотитов. Фрагменты неоархейских офиолитов описаны в Северо-Карельском зеленокаменном поясе. Кроме того, в составе Беломорской провинции известны архейские (2,72 млрд. лет) коровые эклогиты, входящие в состав гридинского меланжа.
Беломорская структура содержит многочисленные, как правило, небольшие интрузии, дайки, их фрагменты палеопротерозойских габброидов (друзитов). Среди них выделяются (Степанов, 1981) комплексы: габбро-анортозитов (с возрастом около 2,45 млрд. лет), лерцолитов-габброноритов (2,4–2,38 млрд. лет), гранатовых (железистых) габбро (2,12 млрд. лет).
Рифтовая система Белого моря состоит из серии палеорифтов (Онежско-Кандалакшского, Керецко-Пинежского и др.) северо-западного простирания. Глубина залегания фундамента в пределах, например, Онежско-Кандалакшского рифта достигает 8 км (Казанин и др., 2006). Система сформировалась в условиях растяжения раннедокембрийской континентальной коры в рифее (Балуев и др., 2000; Балуев, 2009).
2. Методика и характеристика сейсмических данных
Для возбуждения сигналов использовалась группа пневматических источников общим объемом 2280 дюйм. куб., взрывной интервал – 50 м. Регистрация осуществлялась 360 канальной буксируемой косой с шагом между каналами 12,5 м и максимальным выносом 4647,5 м, средняя кратность перекрытия составляла 45 (Строение российской…, 2005). Данные МОВ-ОГТ обработаны в системе PROMAX. В процессе обработки на различных этапах многократно использованы процедуры деконволюции, одноканальной полосовой и многоканальной f-k фильтрации, а также процедура DMO. Выполнено суммирование по ОГТ со средней кратностью 45. По разрезу произведена миграция во временной области с использованием алгоритма Кирхгоффа (Сакулина и др., 2003). По результатам работ МОВ-ОГТ получены сейсмические временной и глубинный разрезы.