ГЕОТЕКТОНИКА, 2011, № 4, с. 3-29
УДК 551.24
ОБЪЕМНАЯ МОДЕЛЬ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ РАННЕДОКЕМБРИЙСКОЙ КОРЫ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОГО КРАТОНА, ПАЛЕОГЕОДИНАМИЧЕСКИЕ СЛЕДСТВИЯ
© 2011 г. М. В. Минц
Геологический институт РАН, 119017, Москва, Пыжевский пер., д. 7 Поступила в редакцию 12.04.2010 г.
Интегральная объемная модель глубинного строения раннедокембрийской коры Восточно-Европейского кратона базируется на результатах отработки системы профилей МОГТ в России (1-ЕВ, 4В и ТАТСЕЙС) и на сопредельной территории Финляндии (проект FIRE). Геологическая интерпретация сейсмических образов коры была выполнена в комплексе с анализом геолого-геофизических данных о строении Фенноскандинавского щита и фундамента платформы. Модель демонстрирует тектонически расслоенную кору с преобладанием полого-наклонных границ между главными тектоническими подразделениями, сложное строение коро-мантийного раздела и позволяет сопоставить глубинное строение архейских гранит-зеленокаменных областей (Кольской, Карельской, Курской) и Волго-Уральского гранулито-гнейсового ареала, палеопротерозойских внутри-континентальных коллизионных орогенов (Лапландско-Среднерусско-Южноприбалтийского (ЛСЮ ВКО), Восточно-Воронежского и Рязано-Саратовского) и Свекофеннского аккреционного орогена. В основании палеопротерозойских орогенов и архейских кратонов, охваченных дугой ЛСЮ ВКО, наблюдается нижнекоровый "слой", сформированный в раннем палеопротерозое в результате андерплейтинга и интраплейтинга мафитовых магм мантийно-плюмового происхождения и метаморфизма гранулитовой фации. Увеличение мощности этого "слоя" связано с торошением нижнекоровых пластин, сопряженным со взбросо-надвиговыми деформациями в верхней коре. Средняя кора отличалась пониженной жесткостью и подвергалась пластическим деформациям. Кора Свекофеннского орогена образована погружающимися к северо-востоку тектоническими пластинами, сложенными породами островодужного, задугового и т.п. типов, которые прослеживаются на сейсмических разрезах до границы кора—мантия.
ВВЕДЕНИЕ
История формирования Восточно-Европейского кратона (ВЕК) охватывает период приблизительно с 3.5 до 1.7 млрд. лет, т.е. с начала палео-архея до позднего палеопротерозоя. Кора ВЕК, образующая фундамент Восточно-Европейской платформы (ВЕП), обнажена в пределах Фенноскандинавского и Украинского щитов (ФЩ и УЩ соответственно); в пределах Воронежского кристаллического массива поверхность фундамента располагается на глубине от десятков до сотен метров. На остальной территории мощность осадочного чехла варьирует от 1.5—3.0 до 4—5 км, достигая 10—15 км у восточной окраины платформы. Юго-восточный "угол" ВЕК перекрыт мощной осадочной толщей, выполняющей Прикаспийскую впадину. За прошедшее десятилетие сведения о глубинном строении ВЕК были дополнены принципиально новой информацией в результате отработки системы опорных и региональных сейсмопрофилей в технологии МОГТ (метод отраженных волн — общей глубинной точки) в нашей стране (опорный профиль 1-ЕВ, региональные профили 4В, ТАТСЕЙС, Б8Яи-2003—2005), а также на сопредельных территори-
ях Финляндии (проект FIRE) и Украины (DOBRE) [9, 10, 36, 40, 42, 48, 49, 70]. Были разработаны объемные модели глубинного строения ряда крупных областей ВЕК, пересеченных профилями нового поколения: Кольско-Лапландской, Карело-Беломорской, Среднерусской, Волго-Уральской, ВКМ, представленные в серии коллективных публикаций [22, 23, 26, 27, 30, 31, 33, 35, 78], а также модель фундамента Прикаспийской впадины.
Непосредственной задачей исследования было создание интегральной объемной модели глубинного строения ВЕК в границах России, объединяющей ранее разработанные частные модели. Следующая задача состояла в развитии существующих представлений о главных направлениях геодинамической эволюции в истории формирования ВЕК.
Методические особенности работы
Главная методологическая особенность работы состояла в совместном анализе сейсмических образов коры, полученных МОГТ, и обширной геолого-геофизической информации о строении
ВЕК, собранной поколениями геологов и геофизиков. В анализ были вовлечены материалы региональных геофизических исследований, наиболее важную роль сыграли детальные гравимаг-нитные материалы ЗАО Аэрогеофизика [5—7, 22, 23] в пределах Московской синеклизы, Воронежского массива и Волго-Уральской области. Ограниченные данные, характеризующие раннедокем-брийскую кору, перекрытую осадочным чехлом, были получены при бурении поисковых скважин, часть из которых достигла фундамента [33].
Методические аспекты исследований, непосредственно посвященных анализу сейсмических образов (картин сейсмических отражений) коры, охарактеризованы в [25, 32, 78]. Сейсмические образы, представленные на мигрированных разрезах МОГТ, позволяют детально дешифрировать структуру коры и верхней части литосферной мантии. Возможность выделения наклонных границ в коре и прослеживания к уровню дневной поверхности, как этих границ, так и разделяемых ими геологических объектов принципиально отличает материалы МОГТ от моделей скоростной субгоризонтальной расслоенности коры, получаемых методом ГСЗ (глубинное сейсмическое зондирование с использованием преломленных волн) [17, 19, 38].
Тектоническое районирование Восточно-Европейского кратона
ВЕК в целом представляет собой палеопроте-розойский аккреционно-коллизионный ороген [23] (рис. 1, 2). Его эволюция характеризовалась различными видами участия архейских образований в палеопротерозойских процессах. Кора Све-кофеннского и Готского орогенов в западной части ФЩ практически полностью образована юве-нильными протерозойскими породами [81]. В восточной части щита и в пределах перекрытого осадочным чехлом фундамента ВЕП области архейской коры разделены палеопротерозойскими орогенами [23].
Палеопротерозойские орогены во внутренней области ВЕК относятся к типу внутриконтинен-тальных коллизионных орогенов (ВКО) [22, 76]. Этим термином принято обозначать специфические орогены коллизионного типа, лишенные свидетельств возникновения и последующей суб-дукции океанической литосферы, которые возникают на месте областей внутриконтиненталь-ного растяжения в обстановке сжатия и столкновения фрагментов континентальной области, ранее подвергшейся растяжению [63]. Исследования ВЕК свидетельствуют, что в процессе внутри-континентального растяжения могут возникать области, где рифтинг сменяется спредингом, и формируется океаническая литосфера. Последующее закрытие узких линейно-вытянутых океа-
нов сопровождается локальными проявлениями субдукции и/или обдукции океанической литосферы. Палеопротерозойские породы, обнаженные на дневной поверхности, как правило, подстилаются архейскими образованиями. Лишь на отдельных участках "пунктирные" сутуры прослеживаются до основания коры, а в некоторых случаях — пересекают коро-мантийную границу [23, 27, 34].
Согласно известной схеме районирования ВЕК [61], к концу палеопротерозоя главными составляющими кратона были литосферные сегменты: Фенноскандия, Сарматия и Волго-Уралия. Границы этих сегментов маркируются рифейскими авлакогенами, Волынь-Центральнороссийским и Пачелмским. Автором предлагаемой статьи была предпринята попытка усовершенствовать схему, предложенную С.В. Богдановой: существенно по-иному были выделены, оконтурены и идентифицированы палеопротерозойские тектонические провинции. Впервые был обозначен региональный дугообразный пояс, получивший наименование " Л апландско- Среднерусско - Южноприбалтийский поздне-палепротерозойский внутрикон-тинентальный коллизионный ороген (ЛСЮ ВКО)" [22].
Палеопротерозойские тектонические провинции (палеопротерозойские орогены)
Палеопротерозойские орогены в значительной части образованы ювенильными, частично — архейскими породами, в той или иной степени переработанными в палеопротерозое. Активные магматические, метаморфические и тектонические процессы, итогом которых стало формирование палеопротерозойских орогенов, в различных частях ВЕК стартовали и завершились коллизионными событиями в различное время, с чем связано выделение средне- и поздне-палеопроте-розойских орогенов.
Орогены, завершившие свою эволюцию в позднем палеопротерозое, охватывают преобладающую часть северной половины ВЕК (см. рис. 1б, 2). Во внутренней области кратона выделяются три внутриконтинентальных коллизионных орогена. Первый из них—грандиозный по размерам Лапланд-ско-Среднерусско-Южноприбалтийский ВКО, около 3500 км длиной, протягивается от северной оконечности ВЕК в юго-восточном направлении, охватывая широкой дугой Карельский кратон, затем разворачивается в субширотном направлении к западной границе ВЕК, огибая с юга Свекофенн-ский ороген. Таким образом, ЛСЮ ВКО отделяет древний Карельский кратон, обрамленный Све-кофеннским аккреционным орогеном (АО), от Кольского (Кола-Мезеньского), Волго-Ураль-ского и Сарматского сегментов архейской коры, следующих друг за другом во внешнем обрамле-
м
и о н и
о м к
г
о
и
о §
б4
•<! Я
я
о м О
о н
о
и
я
Рис. 1. Схема тектонического районирования раннедокембрийской коры ВЕК, показаны главные тектонические структуры фундамента Восточно-Европейской платформы, сформированные:^ — к концу неоархея, Б— к концу палеопротерозоя (дополнительно показаны мезо-неопротерозойский Готский ороген инеопро-терозой-палеозойские орогены (норвежские каледониды, тиманиды, уралиды) в обрамлении ВЕП). Обозначена система опорных и региональных профилей МОГТ
нии дуги. В строении орогена выделяются пространственно- и структурно-индивидуализированные сектора: Лапландский, Среднерусский и Южно-Прибалтийский. Ширина орогена в пределах первых двух секторов составляет 350—400 км, в пределах Южно-Прибалтийского сектора она значительно больше — около 700 км. Формирование орогена завершилось в позднем палеопротео-розое около 1.75 млрд. лет назад.
Краевые зоны ЛСЮ ВКО образованы осадоч-но-вулканогенными поясами низкого уровня метаморфизма, которые иногда протягиваются в направлении осевой зоны орогена. В их строении преобладают ассоциации рифтогенного, локально — океанического и островодужного типов [28, 75]. Особенности
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.