методика тектонического анализа И ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

Кристаллическое основание и осадочный чехол Русской плиты по физическим свойствам и условиям залегания горных пород резко отли­чаются друг от друга. Этим обстоятельством обусловлены различия методов их изучения и неодинаковая степень изученности.

Кристаллический фундамент. Магнитные (воздушные и наземные) исследования, проведенные в большом объеме в пределах Балтийского щита и Русской плиты в сочетании с данными бурения, показали, что аномальное магнитное поле обусловлено в основном вещественным со­ставом пород архейско-протерозойского фундамента. При этом учиты­валась возможность возникновения аномалий от магнитных пород и относительно молодых магнитных интрузий в осадочном чехле. При интерпретации аномалий силы тяжести принималось во внимание то, что в общем случае аномалии обусловлены глубинными изменениями плотности в подкоровом веществе, изменениями плотности пород, сла­гающих структуры фундамента (консолидированной коры), и измене­ниями структуры и мощности осадочного чехла.

Магнитные и гравитационные поля Восточно-Европейской плат­формы в основном характеризуются обширными областями с мозаич­ным строением, разделенными, а частью опоясанными зонами линей­ных аномалий. При этом на основании совместного анализа физиче­ских полей и геологического строения обнаженных районов Балтий­ского щита было установлено соответствие областей с мозаичным строением магнитного и гравитационного полей древним массивам бо­лее ранней консолидации (докарельские ядра), а окаймляющих их си­стем полосовых аномалий —■ областям приспособления более молодой карельской складчатости.

Для удобства интерпретации магнитного поля рассматриваемой территории была использована карта магнитных- пород фундамента, составленная под редакцией В. Н. Зандера (1967), которая характери­зует форму, простирание, намагниченность отдельных тел и дает воз­можность провести по этим признакам районирование поля.

По материалам аэромагнитных и гравитационных съемок пред­ставилось возможным установить, с различной степенью вероятности, тектонические нарушения. При этом наиболее отчетливо выделялись нарушения, сопровождающиеся внедрением интрузий, — они интерпре­тировались как зоны глубинных разломов. Все глубинные разломы обычно приурочены к контурам разновозрастных и тектонически раз­личных структур. Тектонические нарушения, не сопровождающиеся ин­трузиями, могут быть выделены по резкой смене простирания и по рез­кому горизонтальному градиенту аномалии. .

Для установления относительного возраста складчатости сущест­венное значение имеют особенности внутренней структуры фундамента. Так, наличие антиклинальных структур может служить основанием для предположения о развитии древних образований, а наличие синкли­нальных структур — о развитии молодых образований.

Анализ магнитных и гравитационных аномалий и данные опреде­лений физических свойств горных пород фундамента в пределах обна­женной части Балтийского щита, систематизированные Н. Б. Дортман (1964 г.), позволили установить геофизические характеристики различ­ных структур, стратиграфических комплексов и отдельных литологиче­ских разностей пород фундамента.

1. Синклинории в эвгеосинклинальных областях в магнитном и гравитационном полях отображаются относительно повышенными зна­чениями А Г и A g, в то время как антиклинории характеризуются отно­сительно пониженными значениями А Г и Ag. Указанная закономер­ность резче всего проявляется для нижнепротерозойских систем и не­сколько менее определенно для зон нижнепротерозойской переработки более древней складчатости.

2. Архейские срединные массивы характеризуются ярко выражен­ным мозаичным строением магнитного и гравитационного полей. Маг­нитные тела на площади развития пород архейского возраста имеют не­значительную насыщенность, хаотическое расположение, небольшие раз­меры, намагниченность их колеблется от 0 до 500 единиц *. Гравитаци­онные аномалии имеют как положительные, так и отрицательные зна­чения. В антиклиналях, сложенных архейскими породами, увеличи­вается удельный вес пониженных значений как полного вектора магнит­ного поля (А Г), так и поля силы тяжести Ag. В общем случае архей­ские системы сложены гнейсами и характеризуются широким развитием процессов мигматизации и гранитизации.

3. В пределах Балтийского щита и его склонов нижнепротерозой­ские складчатые системы отображаются в магнитном и гравитацион­ном полях выдержанными по простиранию, удлиненными магнитными телами преимущественно большой намагниченности — около 1500 еди­ниц. Высокая намагниченность обусловлена наличием магнетит- и пир­ротинсодержащих сланцев и гнейсов, интрузий основных и ультраоснов­ных пород.

В антиклинальных структурах нижнепротерозойской складчатости возрастает удельный вес менее интенсивных аномалий, вплоть до слабо или вообще немагнитных участков, к которым приурочиваются и отно­сительно пониженные значения поля силы тяжести.

4. Архейские области консолидации, переработанные нижнепроте­розойскими складчатыми движениями, характеризуются как мозаичны­ми так и линейными магнитными и гравитационными полями. На карте магнитных пород наряду с телами, ориентированными в разных на-

¹ За единицу намагниченности принята величина: IX КГ⁶ СГС.

правлениях и небольших размеров, с намагниченностью до 500 единиц, появляются тела выдержанного простирания, удлиненной формы с от­носительно большой намагниченностью. При этом сильномагнитные тела, как правило, группируются вдоль отдельных зон, по которым, по- видимому, переработка происходила наиболее интенсивно.

5.

6. Зоны развития гранитов или вообще зоны повышенной гранити­зации выделены по минимуму силы тяжести и отсутствию магнитных аномалий.

7. Основные и ультраосновные породы отображаются резкими ло­кализованными аномалиями как в поле силы тяжести, так и в магнит­ном поле.

Границы разновозрастных складчатых комплексов можно также проводить по региональным зонам стыков линейных аномалий с зонами мозаичного строения поля. В общем случае определение относительного возраста пород можно осуществлять по характеру взаимоотношения аномалий. Так, при пересечении различных аномалий более молодую складчатость будут отображать те из них, которые в зоне пересечения прослеживаются без перерывов. При огибании линейными аномалиями какой-либо области эти аномалии также отражают более молодую складчатость.

Все разновозрастные, тектонически различные структуры, выделен­ные по указанной выше методике, были затем сопоставлены с имеющи­мися данными по определению абсолютного возраста пород, вскрытых в их пределах. *

Рельеф современной поверхности архейско-протерозойского фунда­мента (см. рис. 52) построен по данным глубокого бурения и интерпре­тации материалов аэромагнитной съемки, сейсморазведки и электро­разведки, по отметкам абсолютной высоты. Всего для построения этого рельефа учтены результаты бурения 450 скважин, а также данные вы­числений глубин залегания фундамента по геофизическим материалам в 1000 точках.

Распределение скважин и геофизическая изученность площади крайне неравномерны, а потому достоверность изображенного рельефа на разных участках различна.

Все выделенные в пределах погруженных склонов Балтийского щита разломы по степени их обоснованности разделены на две группы: достоверные и предполагаемые. К достоверным отнесены разломы, уста­новленные бурением или прослеженные по данным нескольких геофизи­ческих методов и сопровождаемые при этом разломами или флексурами в осадочном чехле. Разломы, установленные только по геофизическим данным, отнесены к предполагаемым.

Осадочный чехол. При анализе тектоники осадочного чехла исполь­зованы разрезы свыше тысячи ста буровых скважин, из которых около 450 достигли кристаллического фундамента, материалы изучения не­скольких сотен естественных обнажений и десятков карьеров и шахт, результаты морфометрических построений и другие материалы.

24 Зак. 17

В разрезе осадочного чехла отчетливо выделяется несколько толщ, каждая из которых формировалась при своеобразном тектониче­ском режиме и поэтому отличается от других толщ присущими только ей структурными особенностями. Каждый этап тектонического развития неизменно завершался региональным подъемом земной коры и денуда­цией, вследствие чего указанные толщи разграничены структурно-дену­дационными поверхностями.

Толщи, расположенные между двумя структурно-денудационными поверхностями и включающие образования нескольких групп или си­стем, выделяются в структурные ярусы. В структурные подъярусы вы­делены толщи, также ограниченные структурно-денудационными по­верхностями, но объединяющие образования только одной системы.

А. П. Саломоном и Г. И. Егоровым (1967 г.) в осадочном чехле се­веро-западной окраины Русской плиты были выделены пять структур­ных ярусов, из которых четыре распространены на рассматриваемой территории. Один из них — вологодский разделен на три подъяруса.

Для всех структурных ярусов и подъярусов в исторической после­довательности были установлены: тектонический режим их формирова­ния, палеоструктурные особенности и те изменения, которые возникли при воздействии последующих тектонических процессов на уже сфор­мированные структурные комплексы.

Карты изопахит структурных ярусов и подъярусов дают возмож­ность судить о палеоструктурных перестройках, о площадях преимуще­ственного погружения или воздымания территории в различные интер­валы времени. Сопоставление карт изопахит с гипсометрическими кар­тами позволяет проследить историю структурного развития отдельных частей разреза и региона в целом.

Анализ распределения мощности структурных подразделений и гип­сометрического положения маркирующих поверхностей позволил обна­ружить довольно многочисленные, линейно ориентированные зоны вер­тикальных нарушений в осадочном чехле, подтвержденные элементами гидрографической сети, интенсивной трещиноватостью горных пород, а также разрезами и контурами геологической карты.

Изучение естественных и искусственных обнажений позволило вы­явить ряд пликативных и дизъюнктивных проявлений тектоники и ис­следовать трещиноватость горных пород, которая является чрезвычайно­чутким индикатором нарушения моноклинального залегания слоев.

Структурно-геоморфологические построения дали возможность ус­тановить связь между геологической структурой и современным релье­фом;^ анализ спрямленных элементов гидросети позволил выявить зоны новейших вертикальных нарушений. »

Главной причиной, определяющей условия формирования и основ­ные изменения структуры осадочного чехла, являются движения кри­сталлического фундамента. Представления об относительных перемеще­ниях фундамента получены путем реконструкции его поверхности для

начала котлинского и балтийского времени, ордовикского периода, сред­недевонской и верхнедевонской эпох.

Последовательное изменение формы поверхности фундамента по­зволяет судить о направлении и характере движений в определенные' отрезки геологического времени.

Структурно-денудационные поверхности, возникшие в заключитель­ные моменты тектонических перестроек, отчетливо отражают направле­ние движений, при которых формировался геологический разрез в пред­шествующее время. Показанное на той же карте распространение на­легающих на них отложений поясняет тектонический режим, обусловив­ший ход новой трансгрессии. Рельеф структурно-денудационных поверх­ностей строился аналогично рельефу кристаллического фундамента, но реконструкции каждый раз производились относительно подошвы бли­жайшего маркирующего горизонта в перекрывающих отложениях. Та­ким способом были построены досреднекембрийская, додевонская и до- визейская структурно- денудационные поверхности.

Анализ полученных данных показал, что, видимо, только главные формы древних структурно-денудационных поверхностей непосредствен­но обусловлены наиболее крупными палеоструктурами. Однако недоста­ток фактического материала затрудняет однозначное решение этого во­проса, тем более, что для современной поверхности характерна вполне определенная связь между относительно небольшими по размерам фор­мами рельефа и геологической структурой.

Тектоническая карта (см. рис. 53) дает общее представление о тек­тонике осадочного чехла. На ней показаны площади выхода структур­ных ярусов и подъярусов на дочетвертичную поверхность, а для одного (архангельского) яруса, кроме того, его распространение на глубине.. Изогипсами изображена структура осадочного чехла по подошве яру­сов и подъярусов.

На карте выделены также зоны вертикальных нарушений и сопро­вождающие их локальные структуры, участки усложненной трещинова­тости горных пород и выявленные морфологически зоны новейших вертикальных нарушений. В любой точке карты можно определить общую мощность осадочного чехла и глубину залегания отдельных структурных частей разреза, а также установить принадлежность дан­ного участка к той или иной структурной форме, увидеть его располо­жение относительно разрывных нарушений.

Сопоставление тектонических карт кристаллического фундамента и осадочного чехла (см. рис. 51 и 53), карты рельефа кристаллического фундамента (см. рис. 52), геологических и палеоструктурных разрезов (см. рис. 54) позволяет сравнить элементы тектоники доплатформенного периода развития со строением осадочного чехла и увидеть отражение новейших тектонических движений, т. е. проследить связь между текто­никой прошлого, современным строением территории и новейшими дви­жениями земной коры.