Глава 1 терминология и Методические аспекты неотектонических исследований

1.1. Принятая терминология и специфические особенности неотектонических исследований

Новейшая тектоника и новейшая геодинамика. Термин «новейшая тектоника» был введен в 1932 г., а уже в конце 1940-х гг. неотектоника оформилась в самостоятельное направление геологической науки [218, 266, 293]. Под неотектоникой В.А.Обручев понимал структуры земной коры, созданные при самых молодых ее движениях, происходивших в конце третичного и первой половине четвертичного периодов [228]. Согласно представлениям лидера российской неотектонической школы Н.И.Николаева, предметом изучения новейшей тектоники является развитие структур земной коры за сравнительно короткий, но специфический интервал геологического времени, обусловленное влиянием тектонических движений и деформаций, связанных с развитием Земли в целом [218-222].

В настоящей диссертационной работе автор, как и большинство исследователей, рассматривает неотектонику в качестве составной части геотектоники, отличающейся, однако, рядом особых черт, относящихся как к предмету, так и к методам неотектонических исследований. При этом в понятие неотектоники (новейшей текто­ники) включается новейшая и современная геодинамика, с той оговоркой, что многие известные специалисты считают геодинамику самостоятельной наукой, занимающейся выявлением характера глубинных про­цессов и движущего механизма преобразований в литосфе­ре [110-111, 182, 288].

Фазы неотектонической активизации, неотектоническая стадия. В работе под фазой неотектонической активизации подразумевается относительно кратковременный интервал, характеризующийся резким ускорением тектонических движений по активным разломам, изменением геодинамических обстановок осадконакопления. Такое понимание названного термина восходит к представлениям Г.Штилле о неравномерности развития тектонических процессов во времени и закономерной смене периодов относительной тектонической стабилизации менее продолжительными (по Г.Штилле, от 100000 до 500000 лет) импульсами тектонической активности (фазами складчатости), то есть кратковременными интервалами резкого повышения интенсивности текто­нических деформаций, усиления тектонической активности в региональном или даже глобальном масштабе [299].

Обобщение данных о проявлении несогласий в разных регионах мира, показало, что региональные несогласия распределены по геохронологической шкале доста­точно закономерно, и определенные фазы тектони­ческой активизации действительно выделяются в глобальном масштабе [287]. Эти фазы, в свою очередь, иногда группируют в тектонические эпохи продолжающиеся первые десятки млн. лет (одной из таких эпох или малых тектонических циклов приблизительно соответствует неотектоническая стадия), а эпохи – в эры, которые в общем отвечают крупным тектоническим циклам продолжительностью порядка 200 млн. лет (циклам Бертрана) или, - по терминологии белорусских геологов, – тектоническим этапам: киммерийско-альпийскому, герцинскому, каледонскому и др., в геологической литературе также выделяются тектонические мегациклы длительностью до 600 млн. лет (циклы Вильсона). Поэтому под неотектонической стадией в работе понимается заключительная часть киммерийско-альпийского этапа тектонического развития земной коры, которая соответствует одному из «малых тектонических циклов» и понятию неотектонического этапа по С.С.Шульцу и Н.И.Николаеву [222,293].

Следует отметить, что в разных складчатых системах (например, в разных сегментах Альпийско-Гималайского пояса: в Альпах, Карпатах, на Кавказе) наиболее значительные фазы тектонической активизации не всегда совпадают. Поскольку они проявляются в разное время, поэтому и динамическое воздействие таких деформаций в складчатых областях на прилегающие участки платформ также активизируется в разные отрезки времени, что учитывалось автором работы при выполнении неотектонических исследований и сравнительной оценке роли Альпийско-Карпатского и Крымско-Кавказского орогенов в оформлении новейшего структурного плана территории Беларуси.

Неотектонические структуры. Под неотектоническими структурами в работе понимаются формы залегания слоев верхнеолигоцен-четвертичных отложений (структурные формы, структуры), образовавшиеся в результате тектонических и некоторых тесно связанных с собственно тектоническими деформаций (галокинетических, суброзионных, инъективных) их первоначального положения. Разновидностью неотектонических структур, обусловленных дизъюнктивными деформациями, являются тектонические трещины и разломы, формирующиеся либо сформировавшиеся ранее и продолжающие развиваться в новейшее время, однако, как и в других работах по тектонике Беларуси, разрывные структуры в диссертации рассматриваются отдельно. Неотектонические складчатые (пликативные) и разрывные (дизъюнктивные) структуры по своему рангу подразделяются на суперрегиональные или структуры 1-го порядка, выходящие за пределы территории Беларуси, региональные или структуры 2-го порядка, размеры которых составляют многие десятки и сотни километров, и локальные, не превышающие в длину нескольких километров. Неотектонические структуры, выражающиеся в современном рельефе, рассматриваются в качестве морфоструктур (неоморфоструктур) [70-72, 205]. Степень активности неотектонических структур в тот или иной интервал новейшего времени оценивается по величине деформации опорных горизонтов, поверхностей выравнивания, мощностей и фаций новейших отложений соответствующего возраста и другим данным.

Активные разломы, мегатрещиноватость. До сих пор остаются дисскуссионными терминологические аспекты определения «активный разлом». Один из подходов связывает активность (или пассивность) того или иного разрывного нарушения с доказанными либо предполагаемыми проявлениями палео- и современной сейсмичности. Поэтому нередко активными или живыми разломами называют лишь тектонические нарушения с признаками современных движений, обнаруживаемых сейсмологическими, геодезическими, геолого-геофизическими, геохимическими и другими методами. Однако в последние годы в ходе работ по сейсмическому районированию и картированию активных разломов выяснилось, что значительная часть разломов, по которым документально зафиксированы заметные подвижки при редких сильных землетрясениях, характеризуются почти полным отсутствием перемещений в отрезки времени между землетрясениями и, - при таком подходе, - оказываются нераспознанными, хотя именно такие нарушения наиболее важны для оценки сейсмической опасности. Поэтому при выполнении сейсмического районирования платформенных регионов временной интервал, удостоверяющий современную активность разломов, был расширен сперва до позднего плейстоцена-голоцена (последние 100 тыс. лет), а затем и до среднего плейстоцена (800 тыс. лет) [267].

Другой, более широкий подход к определению термина «активный разлом» основан на использовании комплекса геологических и других данных, свидетельствующих о смещениях по изучаемому нарушению за геохронологический интервал, соответствующий неотектонической стадии и составляющий для разных регионов от 5 до 40 млн. лет. Поэтому применительно к территории Беларуси и смежных районов запада Восточно-Европейского кратона к категории неотектонически активных отнесены разрывные нарушения с установленными либо предполагаемыми по комплексу геологических и других данных тектоническими подвижками любой (даже незначительной) амплитуды в течение последних 28 млн. лет (с позднего олигоцена до наших дней).

Как было отмечено, активность разрывных структур определяется по признакам тектонических смещений по таким нарушениям, происходивших в позднеолигоцен-четвертичное время. Отдельные трещины и их совокупность в пределах какого-либо участка либо массива горных пород, определяемая термином трещиноватость, проявляются в новейших отложениях как поверхности разрыва, по которым происходили малоамплитудные дифференцированные вертикальные и горизонтальные движения без заметного смещения слоев либо с небольшим смещением, амплитуду которого трудно с уверенностью установить по геологическим данным.

Под мегатрещинами и мегатрещиноватостью в работе понимаются разрывы c незначительной амплитудой смещений длиной более 100 м. Мегатрещиноватость в новейших отложениях чаще всего выражается совокупностью спрямленных (линейных) элементов гидросети и рельефа, - линеаментов, - имеющими тесную связь с тектоническими структурами, установленными по геолого-геофизическим данным. Специальное комплексное исследование сети линеаментов на территории Беларуси, выполненное А.В.Матвеевым и Л.А.Нечипоренко [194-197], показало, что подавляющее большинство выявленных в результате анализа топокарт и дешифрирования дистанционных материалов линейных структур (линементов) соответствует ослабленным зонам в земной коре, а в случае несовпадения линеаментов с разломами таким линейным структурам отвечают участки повышенной трещиноватости пород. Поэтому в диссертационной работе формирующиеся в новейшее время мегатрещины (мегатрещиноватость) отождествляются с линеаментами, для которых не установлено прямой связи с активными разломами (разрывными нарушениями с амплитудой вертикальных неотектонических смещений более 5-10 м).

Современные движения земной коры. Под такими движениями в работе подразумеваются вертикальные поднятия либо опускания, горизонтальные сдвиги земной коры, происходящие в течение нескольких последних десятилетий или первых столетий, обусловленные неотектоническими процессами и установленные по геодезическим (в том числе спутниковым) данным.

Специфические черты неотектонических исследований. Проведение неотектонических исследований отличается рядом специфических особенностей, требующих введения соответствующих поправок при использовании традиционного набора методических приемов тектонического анализа. К числу таких специфических черт неотектоники и неотектонических исследований можно отнести следующие.

1. Характерной чертой крупных неотектонических структур земной коры является их тесная связь с рельефом земной поверхности. Учитывая эту особенность новейших структур, многие исследователи определяют новейшую тектонику как интервал геологического времени, в течение которого те или иные структурные формы получили геоморфологическое выражение, а к неотектоническим относят молодые тектонические движения, создавшие в основных чертах современный рельеф, и даже включают неотектонику в круг проблем, рассматриваемых геоморфологией [70-72],. При этом речь идет преимущественно о крупных, тектонически обусловленных формах и типах релье­фа, в то время как атектоническим формам, образованным преимущественно действием экзогенных процессов, отводится подчиненная роль. В этой связи В.Е.Хаин, разделяя в целом указанную точку зрения, дополнил упомянутое положение о новейшем (в значительной мере плиоцен-четвертичном) времени формирования основных черт современного рельефа континентов указанием на то, что начало истории образования наиболее крупных форм рельефа восходит еще к позднему протерозою (обособление впадин Тихого океана и океана Тетис, а также континентальных масс древних платформ), в то время как с неоген-антропогеновым интервалом действительно связано образование сов­ременного горного рельефа материков и срединно-океанических хребтов [286]. Сказанное свидетельствует о необходимости более широкого, чем в отношении древних геологических образований, использования структурно-геоморфологических методов при выявлении и изучении разноранговых неотектонических структур.

2. На основании опыта изучения неотектоники в разных регионах было установлено, что продолжительность интервала геологического времени, в течение которого образовались те или иные неотектонические структуры (и, соответственно, неотектонически обусловленные формы рельефа), в районах с разным геологическим строением может быть неодинаковой. Как было показано С.С.Шульцем [293-297], возраст крупных форм рельефа может быть разным, поэтому нижняя граница тектонического процесса, создавшего основные черты современного рельефа, колеблется в довольно широких пределах и даже для одного и того же района оказывается «скользящей». В. А. Обручев [228] нижнюю стратиграфическую границу новейшего времени относил при­близительно к рубежу эоце­н-олигоцен, другие же авторы неотектоническим считают только неоген-четвертичный (иногда даже верхнеплиоцен-четвертичный) интервал. В результате в различных регионах эту границу в зависимости от местных особенностей геологического строения проводят на разных стратиграфиче­ских уровнях в промежутке от нижнего олигоцена до верхнего плиоцена. Именно поэтому одной из задач диссертационного исследования стало обоснование нижней границы новейшего времени применительно к территории Беларуси.

3. Третья особенность неотектоники заключается в резком и повсеместном усилении в новейшее время активности тектонических процессов. Именно с тектонической активизацией глобального масштаба связано выделение С. С. Шульцем [293] второй половины кайнозоя в качестве новейшего тектонического (неотектонического) этапа в развитии Земли. Новейший этап развития земной коры в понимании С.С.Шульца, В.Е.Хаина, Н.И.Николаева [222, 286-287, 294-297] отличается от непосредственно предшествующего ему этапа тектогенеза резко повышенной интенсивностью тектонических движений, приведшей к новообразованию или возрождению горного рельефа на значительной части поверхности материков (эпиплатформенный орогенез). Проявления тектонической активизации глобального масштаба, выражавшиеся в обновлении рельефа материковых платформ и приводившие к возрождению гор, неоднократно наблюдались и в геологическом прошлом, причем во времени они приурочивались к эпохам конца очередных и начала следующих тектонических циклов, а в пространстве тяготели к окраинам активных, переживающих стадию горообразования, складчатых поясов, будучи генетически связаны с последними. Наиболее полно концепция неотектонического этапа сформулирована в многочисленных работах Н.И.Николаева, который расссматривает неотектонический этап как период качественного изменения геотектонического режима и считает этот этап частью нового тектонического цикла, который начался приблизительно в раннем олигоцене и неравномерно, с разной интенсивностью, проявлял­ся во времени и в пространстве, распадаясь на подэтапы (фазы) более интенсивных тектонических движений. Основанием для выделения нового (неотектонического) цикла являются те же признаки, на основании которых выделяются и другие циклы тек­тогенеза, границы между которыми определяются моментами корен­ного изменения структуры крупных участков земной коры, обусловлен­ными переходом различных областей в иные, чем предшествующие, эн­догенные режимы, с отмиранием ранее проявлявшихся и появлением но­вых геодинамических обстановок.

4. Четвертой специфической особенностью новейшего отрезка геологического времени является его кратковременность - не более 40 млн. лет, на фоне уже отмечавшейся общей тенденции к нарастанию интенсивности новейших движений, максимальные значения которой приходятся на последние 5—10 млн. лет. Эта особенность определяет необходимость более детального изучения новейших отложений для стратиграфического и геохронологического обоснования структурных подразделений и выделения весьма кратковременных интервалов, с которыми связаны фазы неотектонической активизации.

5. Пятая особенность неотектонических исследований заключается в возможности и необходимости изучения и количест­венной оценки современной сейсмичности, современной динамики полей напряжений и геофизических полей, современных горизонтальных и вертикальных движений земной коры инструментальными методами, не применимыми для более древних тектонических движений.

6. Шестая особенность заключается в том, что новейшее время связано с материковым оледенением, которое в южном полушарии началось в олигоцене и продолжается до сих пор, а в северном в основном проявилось во второй половине плейстоцена (первые признаки материкового оледенения Скандинавии относятся к позднему миоцену). Скорее всего, именно крупномасштабные неотектонические поднятия материков были основной причиной похолодания и аридизации климата Земли в четвертич­ном периоде (тектонический фактор оледенения). В условиях материкового оледенения, к области которого в среднем и позднем плейстоцене относилась территория Беларуси и смежных областей Центральной Европы, заметное влияние на формирование и развитие неотектонических структур должна была оказывать гравитационная и динамическая нагрузка ледников, обуславливавшая гляциоизостатическую составляющую движений земной коры и гляциотектоническую переработку ледникового субстрата. Поэтому в комплексе методов неотектонического анализа в регионах, приуроченных к области древнематерикового оледенения, заметное место необходимо уделять выявлению признаков гляциоизостазии и изучению гляциотектонических структур.

7. Важной отличительной чертой неотектонических исследований на территории Беларуси является то, что новейшее время здесь характеризуется континентальными условиями, и поэтому в этом регионе невозможно в полном объеме использовать методы палеотектонического анализа, традиционно применяемые к более древним, в особенности морским отложениям. Повышенная мощность континентальных отложений, образующих позднекайнозойские терригенные формации на территории Беларуси (буроугольную, ледниковую) отнюдь не всегда свидетельствует о неотектоническом прогибании того или иного блока земной коры, а, напротив, может быть обусловлена усилением карстовых процессов на формирующейся положительной структуре, либо отражать специфические условия ледникового седименто- и морфогенеза.

Названные особенности новейшей тектоники учитывались автором диссертации при определении задач исследования, выборе методических приемов исследования, интерпретации обширного массива новых данных о структуре платформенного чехла и глубинном строении литосферы белорусского региона и смежных областей запада Восточно-Европейского кратона, обосновании нижней границы новейшего времени, разработке методики реконструкции амплитуд неотектонических движений и характера проявления геодинамических процессов применительно к области древнематерикового оледенения.

1.2. Методические аспекты неогеодтнпмитческих и неотектонических исследований

1.2.1. Методика составления неотектонических карт и проведения неотектонического районирования

До настоящего времени не существует сложившегося комплекса методов оценки характера новейших геодинамических процессов и размаха неотектонических движений применительно к условиям древних платформ. К тому же к числу наиболее характерных особенностей позднекайнозойской геологической истории Беларуси относится ее расположение в области древнематерикового оледенения Северной и Центральной Европы. Исследованиями последних лет установлено, что древнематериковые оледенения, многократно распространявшиеся в среднем и позднем плейстоцене из Скандинавии на обширную территорию Центральной и Восточной Европы, сыграли существенную роль в формировании структуры не только толщи четвертичных отложений, но и более древних кайнозойских, мезозойских и даже палеозойских образований платформенного чехла. Однако до сих пор при построении неотектонических карт области древнематерикового оледенения гляцигенный фактор почти не принимался во внимание. Если такой подход был допустим при составлении об­зорных карт, то построения масштаба 1 : 1000000 и крупнее показали необходимость учета гляциотектонических, гляциоизостатических и других явлений, связанных с деятельностью плейстоценовых ледников.

Предлагаемая методика реконструкции новейших геодинамических обстановок, характера неотектонических движений и сформированных ими структур в пределах области плейстоценового древнематерикового оледенения разработана А.К.Карабановым и Э.А.Левковым [160-161, 167, 169, 171] на примере Белорусского ре­гиона, который представляет собой территорию с эталонным развитием ледниковых аккумуля­ций, гляциодислокаций и ледниковых форм рельефа.

Одна из основных методических задач неотектонических исследований на территории Беларуси определялась тем, что существуют разные взгляды на положение нижней границы новейшей (неотектонической) стадии геологического развития региона. В связи с неодинаковым подходом разных исследователей к оценке продолжительности новейшей стадии специального рассмотрения потребовало определение ее временных рамок.

Палеогеографический анализ показал, что применительно к территории Беларуси нижнюю границу рассматриваемой стадии следует связывать со временем ухода за пределы Беларуси последнего (харьковского, рюпельского) морского бассейна и окончательного установления здесь континентальных условий. Это событие произошло в середине олигоцена. Поэтому в качестве реперной поверхности (маркирующего горизонта) была выбрана кровля морских палеогеновых отложений, связанных с эволюцией последнего (харьковского, рюпельского) морского бассейна, который существовал на территории Белоруссии до середины олигоцена. Следовательно, к неотектонической стадии было отнесено время окончательного установления в регионе континентального режима (от позднего олигоцена до наших дней), а в качестве новейших на территории Беларуси рассматривались образования, возникшие в отрезок времени с позднего олигоцена до наших дней, т.е. в течение последних 28 млн.лет.

Методи­ка составления неотектонической карты территории Беларуси предусматривала отражение кроме традицион­ных компонентов (суммарные амплитуды дефор­мации за неотектоническую стадию, активиза­ция разрывных нарушений и их выраженность в современном ландшафте, неотектонические структуры и др.) ряда гляцигенных явлений. Для построений был выбран масштаб 1: 500000, позволивший раскрыть как региональные закономерности проявления неотектонических процессов, так и показать их многие важные локальные особенности. К числу необходимых компонентов, которые имеют значение для понимания характера неотектонических процессов и могут найти отражение на неотектонической карте, были отнесены следующие:

- изолинии суммарных амплитуд (изобазы) нео­тектонических движений земной коры;

- площади распространения морских позднеолигоценовых отложений;

- элементы структуры поверхности доантропогеновых пород;

- выходы на современную поверхность ко­ренных (доантропогеновых) пород;

- участки за­легания пород кристаллического фундамента не­посредственно в ложе антропогеновой толщи;

- проявления новейшего галокинеза;

- формы, обусловленные новейшими проявлениями соляного и карбонатного карста;

- характер сети активных в новейшее время разрывных нарушений;

- основные кольцевые структуры;

- эпицентры исторических и современных землетрясений;

- границы максимального продвижения плейстоценовых ледников;

- линия главного (Черноморско-Балтийского) водораздела;

- участки проявления техногенно индуцированных тектонических процессов.

Вторым, после определения нижней стратиграфической и геохронологической границы толщи новейших отложений, наиболее важным в методическом отношении вопросом, решение которого требовало разработки специальных методических подходов, явилось определение суммарных амплитуд новейших тектонических движений.

Суммарные амплитуды неотектонических движений определялись с помощью предварительного построения в масштабе 1:500000 (участками в более крупном) с последующей генерализацией двух специальных структурных карт: структурной карты реставрированного (реконструированного) рельефа поверхности морских палеогеновых отложений и сопредельных участков суши на момент сразу после регрессии последнего морского бассейна за пределы территории Беларуси, а также структурной (гипсометрической) карты современного рельефа кровли той же поверхности.

При сопоставлении (суперпозиции) этих карт вносились поправки на величину экзарационного и денудационного понижения исходной поверхности реперного горизонта и на размах гляциотектонической деформации. Оказалось, что на ряде площадей гляцигенная переработка ледникового субстрата вызва­ла изменение первоначального уровня до 100 м и более (ледниковые ложбины, складчато-чешуйчатые и инъективные гляциодислокации и др.). Поэтому при составлении этих вспомогательных карт тщательно документировались все формы гляциотектонического генезиса и выделялись площади распространения гляциодислокаций. В случае выявления крупных гляциотектонических сооружений со складчато-чешуйчатой структурой (Песковская, Сопоцкинская, Порозовская и др. гляциодислокации) устанавливались участки первоначального залегания пород, образующих складки и скибы, определялась первоначальная мощность сорванных пакетов пород, после чего выполнялись своеобразные «гляциопалинспастические» реконструкции и рассчитывалась величина необходимых поправок [119, 122, 160-161, 167].

Oтдельной методической проблемой явилось определение поправок на величину экзарационного среза и денудационного понижения исходного рельефа реперной поверхности. С решением этой методической проблемы непосредственно связана возможность установить количественное соотношение неотектонического и эрозионного (преимущественно экзарационного) факторов в формировании современного структурного плана не только территории Беларуси, но и обширных площадей запада Восточно-Европейской платформы. Важно отметить, что на основе разработанного А.К.Карабановым и Э.А.Левковым методического подхода к решению названной проблемы было дано обоснование возраста и генезиса восточной части котловины Балтийского моря [56].

С этой целью был выполнен расчет «баланса масс» и определен объем пород, снесенных с Балтийского щита в плейстоцене в секторе от Ботнического залива до предельной границы максимального (днепровского) ледника, включающем площадь Беларуси. Расчет объема вынесенных ледниками обломков кристаллических пород показал, что средняя величина экзарационного понижения поверхности зависит от положения того или иного региона в зонах с разным характером проявления ледниковых эрозионно-аккумулятивных процессов: зонах слабой, умеренной, значительной экзарации, либо в зоне преимущественной ледниковой аккумуляции. Специальный расчет «баланса масс» (см. следующий раздел) показал, что территория Беларуси в ледниковые эпохи располагалась в области преимущественной ледниковой аккумуляции, где экзарационные и другие эрозионные процессы достигали значительной интенсивности лишь на локальных участках: в долинах прарек и ложбинах ледникового выпахивания и размыва, за пределами которых средняя величина экзарации скорее всего не превышала 10-15 м.

Кроме поправки на величину экзарационного среза и денудационного понижения исходного рельефа при оценке размаха неотектонической деформации учитывались также литолого-фациальные особенности новейших аккумуляций. Все названные методические приемы позволили заметно уточнить рисовку изолиний на структурных картах, используемых в качестве исходного материала для построения неотектонической карты. Суммарный размах вертикальных неотектонических движений был установлен в результате наложения (суперпозиции) упомянутых структурных карт с внесенными поправками и определения в местах пересечения изогипс по величине изменения высотного положения данной точки значений суммарных амплитуд и последующего проведения изобаз способом интерполяции значений в промежутках между полученными точками (рис. 1.1).

Неотектоническое районирование, результатом которого стало выявление новейших структур разного ранга, было проведено путем выделения участков (структурных форм) с определенным интервалом амплитуд суммарной неотектонической деформации исходной поверхности морских раннеолигоценовых отложений и коррелятной ей поверхности выравнивания за пределами области распространения морских палеогеновых образований, а также линейных форм (разломов, флексурно-разломных зон, зон мегатрещиноватости) [154]. При этом учитывалась история неотектонического развития новейших структурных форм: унаследованность либо наложенность по отношению к более древним структурам платформенного чехла, сохранение общей тенденции к поднятию (опусканию) в течение всего новейшего интервала либо смена знака неотектонических движений внутри неотектонической стадии. Выделенные преимущественно пликативные (площадные) и разрывные (линейные) структуры подразделялись на три группы: суперрегиональные (1-го ранга), региональные (2-го ранга) и локальные.

Для повышения достоверности неотектонического районирования и уточнения ранга и границ выделяемых структур был использован метод струк­турного анализа но данным дешифрирования космических снимков. Такой анализ применительно к территории Беларуси был выполнен В.Н.Губиным, Э.А.Левковым, А.К.Карабановым [158] по космическим снимкам серии «Метеор» в оригинальном масштабе 1:2500000, «Landsat» и «Кос­мос» в масштабе 1:1000000. Детализация ряда новейших структур осу­ществлялась по увеличенным в 2-5 раз фотоизображениям. Наиболее информативными оказались космические снимки, полученные в весенний период в красной (0,6-0,7 мкм) и ближней инфракрасной (0,7-1,0 мкм) зонах спектра. При неотектоническом районировании территории Беларуси учитывалось, что участки земной поверх­ности, обладающие общностью режима и направленности неотектониче­ских движений, имеют сходный рисунок и фототон космоизображения. Это позволило путем сравнительного анализа разнотипных фотоизображений уточнить границы выделенных по геолoгическим данным новейших структур.

В результате неотектонической интерпретации данных дешифрирова­ния космических снимков были выделены разломы и флексурно-разломные зоны, контролирующие блоки разных порядков (рис. 1.2).

1.2.2. Соотношение эндогенных и экзогенных факторов в формировании структуры новейших отложений

Дискуссия об объеме ледниковой эрозии (экзарации) в области древнематериковых оледенений, охватывающей обширные пространства Северной и Центральной Европы, продолжается до настоящего времени. В сущности, речь идет о соотношении роли экзогенных и эндогенных процессов в формировании структуры поверхности дочетвертичных отложений, а также разновозрастных горизонтов ледниковой формации. Количественные данные о величине эрозионного среза важны при выполнении палеогеографических и неотектонических реконструкций, геоморфологических исследований и др. При этом величина экзарационного понижения поверхности в центре скандинавского оледенения (примерно совпадает с территорией Балтийского щита) оценивается разными специалистами от нескольких до сотен метров, а иногда в кило­метр и более [278], применительно к территории Беларуси такие оценки также весьма существенно различаются.

Для введения необходимых поправок на влияние ледниковой эрозии (экзарации) при установлении размаха новейших тектонических движений в пределах Беларуси и смежных регионов были выполнены работы по определению объема кристаллических пород, снесенных с Балтийского щита в плейстоцене и расчету «баланса масс»: соотношения общего объема пород, накопившегося в результате ледниковой аккумуляции в области развития краевых ледниковых образований и выноса талыми водами за пределы области материкового оледенения с толщиной слоя, удаленного экзарацией [140].

Для решения названной методической задачи с учетом особенностей динамики ледникового покрова, структуру которого состав­ляли радиально растекавшиеся потоки ледниковых масс, был избран один из секторов скандинавского ледни­кового щита, в пределах которого располагается территория Беларуси. Этот сектор охватывает часть области древнематерикового оледенения от главного ледораздела, располагавшегося в зоне Ботниче­ского залива, до предельной границы распространения максимального (днепровского) ледника. В этом секторе располагаются восточная часть Балтийского моря (Финский, Ботнический и Рижский заливы), Финляндия, западные районы России, Эстония, Латвия, Литва, Беларусь, север Украины и др. Общая площадь сектора составляет немногим более одного миллиона км², в том числе на выходы кристаллических пород фундамента приходится около 250 тыс. км².

В пределах рассматриваемого сектора мощность четвертичных отложений подвержена значительным колебаниям, изменяясь от нескольких до 300 м или несколько более. Максимальные зна­чения приходятся на зону распространения краевых ледниковых обра­зований Белорусской и Балтийской гряд (здесь средняя мощность составляет около 100 м). Для площади названного сектора (за пределами Балтийского кристаллического щита) средняя мощность четвертичных пород, установленная в результате анализа карт мощностей по отдельным регионам, была определена в 45,9 м, а суммарный объем четвертич­ных отложений оказался равным 35,9 тыс. км³.

Данные предыдущих исследований [61] свидетельствуют, что породы, накопившиеся в пределах ледниковых покровов или непосредственно у их края, занимают около 85% объема толщи четвертичных отложений, на перигляциальные аккумуляции приходится 8-9%, а на образования межледниковых интервалов - всего 6-7%, причем вещественный состав перигляциальных и межледниковых отложений наследуют ледниковые. Следо­вательно, состав четвертичной толщи почти целиком предопределен деятельностью ледников. При этом обломочный материал, принесенный ледниками, представлен двумя группами - частицами кристаллических пород из центра оледенения (Балтийский щит) и обломками других (преимущественно осадочных) пород, захваченных ледником из своего ложа при движении по территории запада Русской плиты.

Содержание обломков кристалличе­ских пород в четвертичной толще закономерно уменьшается по мере удаления от центра оледенения к его периферии [190], что позволяет установить долю скандинавских пород на разных участ­ках. При этом если в пределах Эстонии содержание таких частиц достигает 70— 90%, то в Беларуси колеблется от 2,5 до 18%, а на Украине у границы области древнематерикового оледенения — от 0,5 до 1% (рис. 1.3). Суммирование резуль­татов расчета объема обломков кристал­лических пород по зонам с разным их со­держанием показало: за пределы Бал­тийского щита в рассматриваемом секто­ре вынесено около 5,24 тыс. км³ фенноскандинавского материала. Таким об­разом, принесенный материал занимает примерно 14,6% от общей мощности чет­вертичной толщи, что эквивалентно слою толщиной в 6,7 м. Полученные значения примерно соответствуют реальному объему экзарированных пород Балтийского щита в описываемом секторе. Доля же пород, вынесенных за пределы ледниковой области в резуль­тате аллювиальных, эоловых и других процессов, компенсируется тем, что в четвертичной толще кристаллические породы находятся в рыхлом, а не скальном, как первоначально, состоянии.

Соотношение объема снесенных из области центра материкового оледенения пород с пло­щадью их первоначального распространения позволяет определить сред­нюю величину экзарационного понижения поверхности фундамента в центре оледенения. Она составила 21,2 м. Установленные закономерно­сти распределения экзарационных процессов в центральной части лед­никовых покровов и характер экзарационных форм рельефа в Фин­ляндии, Карелии и на дне Балтийского моря свидетельствуют, что и здесь эрозия распределялась неравномерно. Выделяются зоны слабой (Ботнический залив и прилегающие участки), умеренной и значительной экзарации. У главного ледораздела срез был минимальным либо отсут­ствовал вовсе, в зоне умеренной экзарации (южная часть Ботнического залива) был близок к средней для центра оледенения величине (около 15-25 м), а в зоне значительной экзарации (примерно соответствует Финскому и Рижскому заливам, территории Эстонии и северной части Латвии) составлял около 35-45 м (среднее значение - 42,3 м) [167]. Для находящейся взоне преимуществеенной ледниковой аккумуляции территории Беларуси вполне приемлемо среднее значение около 15-20 м.

1.2. 3. Методика выявления активных разломов и реконструкции неотектонических полей напряжений

Выявление активных разломов в условиях Беларуси и смежных областей потребовало разработки особого методического подхода и специального анализа. Как известно, в геотектонике и структурной геологии разломами называют поверхности разрыва или зоны в породе, вдоль которых выявляется заметное смещение. Что же касается разломов, активных на новейшем этапе, то здесь следует учитывать три обстоятельства. Во-первых, они проявляются не в пределах тектонически подвижных областей, а на площади относительно стабильной древней платформы. Во-вторых, эти разрывные нарушения относятся к классу ныне живущих (формирующихся) и не на всем своем протяжении обнаруживают признаки смещения. В-третьих, такие разломы преимущественно проступают не одной плоскостью сместителя, а в широкой полосе в форме малоамплитудных смещений, флексурных изгибов и флексуро-разломов, зон повышенной трещиноватости пород.

Следовательно, применительно к Белорусскому региону понятие «активный разлом» можно определить следующим образом: под активным в новейшее время разломом (флексурно-разломной зоной) понимается линейно вытянутое пликативно-дизъюнктивное малоамплитудное нарушение, проявляющиеся на неотектонической стадии и выраженное в строении фундамента и платформенного чехла комплексом признаков - смещениями, флексурными и другими изгибами слоев; повышенной трещиноватостью и проницаемостью земной коры (аномалии подземных вод, газовые эманации, повышенные значения градиентов теплового потока); выражением в рельефе, гидросети и других элементах ландшафта, сейсмичности, аномалиях современных движений земной коры; влиянием на фации верхнеолигоцен-четвертичных отложений, границы геологических тел. Такие нарушения могут быть как активизированными фрагментами разломов доплатформенного и платформенного заложения, так и новообразованными. Исходя из сказанного, при выявлении активных разломов использовался комплексный анализ геологического, геофизического, геодезического, космогеологического, геоморфологического, геохимического, гидрогеологического, неотектонического и другого материала. В качестве одного из основных признаков, отличающих активные разломы, было определено их влияние на формирование толщи новейших отложений и морфологию рельефа земной поверхности. Поэтому для составления исходной модели активной разломной сети был выполнен специальный анализ форм рельефа, характера гидросети и особенностей строения позднеолигоцен-четвертичных аккумуляций. В ходе геоморфологического и линеаментного анализа (линеаменты, не совпадающие с уверенно выделяемыми разломами, интерпретировались как проявления мегатрещиноватости) были использованы крупно- и среднемасштабные топографические карты, специальные карты масштаба 1:200000, на которых информация о рельефе соответствовала нагрузке масштаба 1:50000, а также дистанционные (космические) материалы. В результате была выявлена достаточно густая сеть спрямленных элементов разной протяженности, ориентировки и сопряжения. Выяснилось, что многие суперрегиональные линеаменты оперены сложной системой линейных форм меньшего ранга. Анализу соотношения тех и других было уделено особое внимание, так как именно эта информация позволяет обнаружить признаки горизонтального смещения по разломам, а также сделать выводы о напряженном состоянии приповерхностных горизонтов земной коры. Параллельно с изучением рельефа было выполнено сопоставление выделенных линейных зон с геологическим строением соответствующих участков региона (в основном обращалось внимание на резкие колебания мощности, изменения фациального состава, положения границ разных генетических типов отложений, характер выклинивания геологических тел, сочленение неодинаковых типов разреза, соотношения с древними погребенными врезами и т.д.). Выявлялись границы геологических тел, сформировавшихся не только в позднеолигоцен-голоценовое время, но и в более древние периоды, прежде всего в тех случаях, когда контуры простирания таких образований оформились на анализируемом этапе. В названном отношении особенно информативными оказались геологическая карта дочетвертичных отложений и карта ложа четвертичной толщи.

Критерием выявления активных неотектонических флексурно-разрывных нарушений служило также закономерное расположение водно-ледниковых форм, поскольку активизация разломных зон под действием ледниковой нагрузки способствовала образованию макротрещин в теле глетчера. В связи с этим протяженные линейно ориентированные системы ледниковых ложбин, рытвинных озер, озов и камов маркируют простирание разломных зон, активных на плейстоценовом этапе. К тому же экзарация почти всегда проявлялась именно в полосе динамического влияния активных разломов. Был применен один из таких методов морфоструктурного анализа как изучение водно-эрозионных форм, так как русловые потоки, как правило, закладывались в ослабленных и водонасыщенных трещиноватых зонах, а поэтому являются наиболее чутким индикатором нео­тектонических нарушений. Анализ речной сети состоял из ряда последовательных методических приемов. Изучался плановый рисунок рек, в том числе расположение притоков, спрямленность русел, наличие коленообразных изгибов и аномальных меандров. Спрямленные участки русел рек, субпараллельные водотоки, нередко относящиеся к разным бассейнам, но сохраняющие свое направление независимо от литологии и рельефа, отождествлялись с разломными зонами. Анализировался такой признак активных разломов как распределение аномальных уклонов и деформаций продольного профиля русел рек. Выделение аномалий уклонов осуществлялось на основе сопоставления наблюдаемых значений со средними уклонами (в пределах участков с однородными литологией и рельефом). Таким образом, были исключены литолого-геоморфологические аномалии, а также гидростатические аномалии, связанные с впадением притоков. Отобранные таким путем деформации уклонов и профили рассматривались как нарушения, вызванные пересечением речных долин активными разломами. Для повышения надежности этого метода морфоструктурного анализа дополнительно изучалось распространение террасовых поверхностей долин крупных рек. Сопряженные деформации продольных профилей русел и террасовых поверхностей при однотипных геолого-геоморфологических условиях смежных недеформированных участков интерпретировались как неотектонические нарушения. При выполнении исследований учитывалась информация, полученная в результате анализа различных по информативности дистанционных материалов, прежде всего созданные за последние 5-10 лет на базе структурного дешифрирования материалов космических съемок.

В связи с неравномерной геологической изученностью региона заметную сложность представляла проверка всей выявленной сети разломов «на глубину», т.е. обнаружение признаков ее отражения в строении разреза четвертичных и более древних отложений. Поэтому для решения поставленной задачи в качестве эталонных были избраны те участки, для которых имеются результаты бурения по достаточно густой сети скважин, пройденных в ходе геологической съемки или других геологоразведочных работ. Такие площади, локализующиеся в пределах разломных зон, удалось выделить в раз­ных местах Беларуси. Как свидетельствуют выполненные по эталонным участкам построения, активные разрывные нарушения нередко заметно влияют на условия залегания слоев, распреде­ление фаций отложений, выклинивание толщ и др. Детальные геологические профили показывают, что за позднеолигоцен-четвертичное время, а нередко и за более короткие интервалы дифференцированные вертикальные движения могли достигать нескольких десятков (до 35-40) метров в пределах одной разломной зоны. Профильный метод хотя и оказалось возможным использовать лишь по отдельным детально разбуренным участкам, все явился одним из самых надежных доказательств существования новейшей деформации по разломным зонам.

Помимо описанных методов и приемов, для решения поставленных задач были использованы результаты геофизических исследований. При этом использовалась стандартная методика анализа геофизических полей для выделения аномалий, которые могут быть связаны с ныне активными разломами. Полученные данные были сопоставлены с моделью новейшей разломной сети (совпадение в плане и по ориентировке).

Для проверки выявленной системы разрывных нарушений был проанализирован материал по газово-гидрогеохимическим аномалиям. Выяснилось, что в основном такие аномалии контролируются долинами рек в зонах разломов, являющиеся областями разгрузки глубинных вод. В процессе исследований устанавливались места, в пределах которых минерализация вод превышала гидрогеохимический фон, а также наблюдалась повышенная концентрация гелия. Эти сведения дали дополнительную информацию не только об активности разломов, но и об их потенциальной сейсмичности.

Важнейшим подтверждением современной и плейстоценовой геодинамической активности разломных зон являются данные изучения сейсмического режима. Как отмечалось ранее, в ходе работ по сейсмическому районированию было признано целесообразным оценивать сейсмическую активность разлома за период не менее 800 тыс. лет [ 267].

Оценка сейсмической активности разрывных нарушений в таком достаточно продолжительном геохронологическом интервале потребовала широкого использования геолого-геоморфологических методов, которые позволили не только удостоверять активность разломов, но и определять их важнейшие для сейсмического районирования параметры: размеры и морфологию, тип и среднюю скорость перемещений, палеосейсмические проявления, дающие возможность приблизиться к оценке максимальной магнитуды (М_mах) и среднего интервала повторяемости землетрясений в зоне разлома [244-246].

Методика геолого-геоморфологического сейсмотектонического изучения активных разломов первоначально разрабатывалась в подвижных складчатых поясах, где относительно велика скорость движений и нередки смещения при современных и исторических землетрясениях, что облегчает распознавание и определение параметров разломов. Эта методика в общих чертах сводится к следующему. Сначала выявляются новейшие разломы и тенденции неотектонического развития территории. Тем самым определяются наиболее вероятные области и зоны самой молодой активизации, где концентрируются дальнейшие исследования. Для этого выполняется дешифрирование аэрокосмических снимков, позволяющее предварительно закартировать разломы, диагностировать их или, по меньшей мере, наметить участки, наиболее подходящие для наземного диагностирования. Наземными наблюдениями уточняются и дополняются факты деформаций и смещений молодых элементов рельефа и отложений, определяется их возраст, выявляются проявления сильных землетрясений. Дополнительными признаками современной активности служат смещения, выявляемые повторными геодезическими наблюдениями, приуроченность к зоне разлома эпицентров землетрясений, фокальные механизмы землетрясений как показатели направления движений, геотермические и газо-гидрохимические аномалии, свидетельствующие о повышенной современной проницаемости пород в зоне разлома. Данные сейсмопрофилирования и других видов сейсморазведки, гравиметрии и электроразведки позволяют оценить поведение разломов на глубине. Особое внимание обращается на характерную черту локализации большинства сильных землетрясений: приуроченность их эпицентров к участкам кулисного сочленения крупных разломных сегментов, узлам пересечения сдвигов, и, следовательно, на повышенную сейсмическую опасность любых пересечений активных разломов. В таких случаях повышенная сейсмическая опасность обусловлена наличием дополнительного препятствия непрерывности движений, а также меньшей нарушенностью горных пород на участках кулисного сочленения разломов.

В платформенных областях с относительно слабой современной подвижностью используется иная методика выявления сейсмической активности разломов. Как и в подвижных поясах, существенную помощь оказывают интерпретация аэрокосмических снимков, анализ рельефа и дренажной сети. Однако эти приемы удостоверяют, как правило, верхнеолигоцен-четвертичную или, в лучшем случае, среднечетвертичную активность, но оставляют открытым вопрос о позднеплейстоценовых и голоценовых смещениях. В областях с мощным осадочным чехлом прибегают к выявлению геофизическими методами разломов, смещающих более протяженный линеамент и прослеживают их вверх по разрезу. При этом слабые позднечетвертичные смещения обычно не улавливаются. Поэтому в платформенных областях возрастает роль косвенных индикаторов самых молодых движений. К их числу относятся слабые деформации речных долин, выраженные изменениями их строения, продольного уклона и состава аллювиальных отложений. Информативны данные о распределении заболоченных территорий и характере изменения во времени контуров (миграции) болот и озер. Значительно больший вес, чем в подвижных поясах, имеют результаты геодезических наблюдений (преимущественно повторного нивелирования), анализа слабой сейсмичности, гидрогеологических данных, результатов газо-гидрохимического изучения аномальных участко повышенной проницаемости пород, где наиболее значимым представляется распределение содержания метана, водорода, гелия, радона.

При комплексном изучении сейсмически активных разломов слабо подвижных платформенных областей сеть активизированных разломов как правило выявляется на основе интерпретации космических снимков и анализа крупномасштабных топокарт, результатов наземных геологических и геоморфологических наблюдений, структурно-тектонического анализа разрывов и трещин в шахтах, данных радоновой и гелиевой съемки. Подобный комплексный подход позволяет идентифицировать активные нарушения, нередко уловить вертикальную составляющую движений, в тоже время практически неизвестны случаи измерения горизонтальных смещений на платформах по геологическим данным. Такие перемещения можно лишь предполагать по особенностям структурного рисунка разломов, сходным с рисунками разломов подвижных зон с доказанными смещениями. Определению угла наклона поверхности активного разлома и соответственно разделению надвигов, взбросов и сбросов помогает их отождествление с ранее проявившимися разломами осадочного чехла, по которым более древние комплексы пород смещены на заметную величину, а наклон определен сейсмопрофилированием и бурением. В последние годы специально исследуется отражение сильных палеоземлетрясений в платформенных областях (палеосейсмодислокации). Одним из наиболее характерных признаков таких землетрясений являются нептунические дайки [266-267].

На картах активных разломов отражается установленный либо обоснованно предполагаемый кинематический тип движений (надвиг, взброс, сдвиг, сброс, раздвиг), предусмотрено выделение разломов с неизвестным смещением, флексур и глубинных зон активных нарушений, выраженных на поверхности лишь косвенными признаками. С учетом сложности обоснования сейсмической активности разломов на древних платформах и весьма длительного (иногда десятки тысяч лет) интервала повторяемости сильных землетрясений обзательным элементом карт сейсмического районирования и активных разломов являются разломы, проявлявшие активность в среднем плейстоцене (800-100 тыс. лет назад).

Хотя территория Беларуси относится к площадям со слабой сейсмичностью, новые исследования, выполненные с использованием перечисленных методических приемов, позволили получить неоспоримые данные о тектонических смещениях по части известных разломов и зон, что проявилось в сейсмических событиях региона. Судя по историческим данным, в некоторых случаях сила толчков достигала 5-7 баллов.

Комплексный подход к выделению активных разрывных нарушений потребовал привлечения результатов изучения современных движений земной коры. В Беларуси такие работы [105, 254] в основном проводились при изучении современной геодинамики отдельных, как правило крупных тектонических структур (Припятского прогиба, Воложинского грабена и др.), причем признаки активных разломов устанавливались по профилям с сопоставлением характера современных вертикальных движений земной поверхности и некоторых геофизических (вариаций во времени гравитационного поля), геохимических (газово-геохимические аномалии) и геолого-структурных показателей. Эти работы позволили выявить дифференциацию движений на границах разных блоков, что имеет большое значение для оценки современной активности разломных зон.

При выявлении соотношений между новейшим структурным планом и глубинным строением земной коры и литосферы важная информация была получена по результатам проведения глубинного сейсмического зондирования (ГСЗ). В настоящее время на территории Беларуси имеется сеть профилей ГСЗ, пересекающих основные структуры фундамента. Значительный объем сейсмических данных по этим профилям позволил разработать на основании гравитационного моделирования новую плотностную модель земной коры территории Беларуси [47].

Важное значение для понимания природы неотектонических процессов и определения кинематического типа активных разломов имеет изу­чение напряженного состояния земной коры. Реконструкция неотектонических полей напряжений осуществлялась путем использования нескольких методических приемов: во-первых, с помощью анализа сейсмологических данных, во-вторых, по результатам тектонического анализа изучения комплекса геолого-геоморфологических индикаторов (структурно-геоморфологический метод, метод тектонического анализа сопряженных систем вторичных нарушений), в-третьих, путем обобщения и специальной интерпретации инструментальных данных о современных вертикальных движениях земной коры, в-четвертых, по данным изучения разрывных нарушений в горных выработках.

В первом и третьем случаях ос­новной акцент делался на изучении параметров современного поля напряжений по особенностям динамики сейсмических волн и изменениям градиентов современных движений в условиях напряженного состояния среды, во втором и четвертом - на реконструкцию неотектонических полей напряжений, существовавших (и изменявшихся) на протяжении более длительных отрезков новейшего времени.

Реконструкция неотектонических полей напряжений по сейсмологическим данным является традиционным элементом неотектонических и геодинамических исследований в разных регионах. В тоже время в условиях слабосейсмичных древних платформ неотектоническая интерпретация сейсмологической информации сопряжена с определенными трудностями. Так, известная методика изучения напряженно-деформированного состояния среды путем определения механизмов очагов сильных землетрясений, практически не применима к территории Беларуси из-за относительно слабой сейсмичности ее территории. Поэтому специалистами Центра геофизического мониторинга была разработана и использована в условиях Беларуси специальная методика определения напряженного состояния среды по динамике сейсмических волн [32].

Названная методика учитывает влияние на волновую картину анизотропии геологической среды, через которую проходят сейсмические волны.

Оригинальный метод выделения активных разломов и сопряженных с такими разломами систем мегатрещиноватости по структурно-геоморфологическим и геологическим индикаторам разработан Л.А.Сим (геологический факультет МГУ) и в ходе реализации международного проекта МПГК №346 «Неогеодинамика Балтика» применен Л.А.Сим, Г.Н.Брянцевой, А.К.Карабановым и Р.Е.Айзбергом для реконструкции неотектонических напряжений территории Беларуси, а в дальнейшем всего запада Восточно-Европейского кратона [251-252, 350-351]. Названный метод основан на следующих предпосылках.

1. Разломы фундамента, перекрытые отложениями платформенного чехла, активизируются под воздействием даже относительно слабых неотектонических напряжений. При этом вблизи дневной поверхности, на которой касательные напряжения отсутствуют, две из осей главных нормальных напряжений должны быть ориентированы субгоризонтально, а третья ось - субвертикально.

2. В таких условиях деформирования крутые (с субвертикальной плоскостью сместителя) разломы произвольной ориентации развиваются как сдвиги, т.к. вертикальная компонента касательных напряжений на поверхностях таких разломов приближается к нулю.

3. В платформенном чехле над активным разломом фундамента (или активизированным фрагментом такого разлома) формируется флексурно-разломная зона, сопровождающаяся повышенным числом трещин (мегатрещин). По данным тектонофизического моделирования новообразованные трещины ориентированы по отношению к плоскости разлома как R-L - сколы (то есть, соответственно, малоамплитудные право- и левосторонние сдвиги) и отрывы (малоамплитудные трещины растяжения), которые составляют три парагенетически связанные (сопряженные) системы трещин. При этом ориентация этих трещин зависит от особенностей напряженного состояния среды (внешней нагрузки): при сжимающем характере нормального к плоскости разлома напряжения (σ_n) ось сжатия σ₃, составляет с плоскостью разлома угол более 45°, а при растягивающем - менее 45°.

При выявлении на определенном участке по комплексу структурных и геолого-геоморфологических данных трех сопряженных систем трещин в зоне крутопадающего активного разлома, можно восстановить ориентацию субгоризонтальных осей сжатия и растяжения, знак сдвигового смещения (правый или левый) и условия его формирования (обстановку сжатия или растяжения).

Предпосылка о субвертикальности плоскостей разломов в пределах платформ и их преимущественно сдвиговой природе подтверждается геологическими и геофизическими данными. Анализ геофизических данных по западу Восточно-Европейского кратона показал, что все выделяемые разломы субвертикальны до глубины 4-5 км. Полевые исследования трещиноватости также свидетельствуют о преимущественно крутом падении тектонических трещин, характеризующихся в зонах разломов поясным распределением полюсов трещин. Такие пояса трещиноватости позволяют восстанавливать ориентировку плоскости разлома и линию главного перемещения по этой плоскости. Измерения разрывных нарушений, обнаруженных в мезокайнозойских отложениях платформенного чехла Восточно-Европейского кратона, свидетельствуют о крутом падении сместителей активных разломов и о преимущественно сдвиговом перемещении по таким разломам.

Для реконструкции неотектонических напряжений рассматриваемым методом было необходимо отдешифрировать все мегатрещины по мелким прямолинейным элементам рельефа (на топографических картах или фотоснимках, масштаб которых должен быть крупнее масштаба изучения разломов и тектонических напряжений). При этом нередко в зонах неотектонически активных разломов общая плотность мегатрещин мало отличается от соседних участков, но аномалиям плотности однородных по простиранию мегатрещин (меридиональных, ССЗ и т.д.) зоны активных разломов выделяются достаточно уверенно. .При этом знак сдвигового смещения вдоль активного разлома определяется по характерным ориентировкам систем R-L - сколов (оперяющих основной разлом право- и левосторонних сдвигов) и трещин отрыва. При этом установлено, что мегатрещины, интерпретируемые как трещины отрыва, как правило, совпадают с прямолинейными участками речных долин, отличающимися сильным меандрированием русла.

В отдельных случаях выделяются активные разломы, сопровождающиеся лишь мегатрещинами, параллельными его простиранию основного разлома. Согласно данным тектонофизического моделирования, такие разломы принимаются за формирующиеся сбросы. Дополнительным подтверждением сбросовой природы таких нарушений служит резко неравномерное распределение мощности новейших отложений на разных крыльях предполагаемого сброса.

Реконструкция тектонических напряжений позволила более обоснованно определить ранг новейших разломов. К суперрегиональным и региональным разломам относились разломы, по простиранию которых неоднократно восстанавливаются однотипные направления сдвиговых подвижек и близкие ориентировки осей напряжений, остальные же нарушения рассматривались как локальные.

Дополнительную информацию о характере современного напряженного состояния земной коры территории Беларуси дало мо­делирование горизонтальной компоненты поля напряжений, выполненное по методике обработки результатов наблюденных скоростей совре­менных вертикальных движений, разработанной А.Ф.Грачевым, Ш.А.Мухаметдиевым, С.Л.Юнга [32]. При реконструкции характера современных напряжений верхней части земной коры названным методом использовались сведения об изгибных деформациях, которые вычислялись не по картам современных вертикальных движений земной коры, а непосредственно по первичным данным результатов повторных нивелировок.

Для выявления возможной связи современных вертикальных движений земной коры с напряженным состоянием земной коры территории Беларуси применялась упрощенная модель литосферной плиты, рассматриваемой в качестве относительно тонкой упругой однородной пластины. Осредненные амплитуды современных вертикальных движений земной коры трактовались как изгибы названной пластины. Один из двух полученных в результате проведенного моделирования тензоров напряжений интерпретировался как тензор глобальных тектонических напряжений, передаваемых на платформу от границ литосферной плиты, а второй – как тензор, отражающий региональные (местные) искажения глобального поля напряжений вследствие разных скоростей современных вертикальных движений земной коры.

И, наконец, определенную роль при реконструкции тектонических напряжений на территории Беларуси и построении геодинамических моделей активных разрывных нарушений сыграло изучение сопряженных систем разрывных нарушений, вскрытых горными выработками в верхнесоленосной толще Старобинского месторождения калийных солей. Новейший возраст части из выявленных в ходе проведения горных работ трещин и разломов предполагался на основании анализа комплекта структурных карт масштаба 1:25000 – 1:50000 по кровле верхнесоленосной толщи и основным маркирующим горизонтам мезокайнозойских отложений. Рассматривались только те систеьы сопряженных разрывных нарушений, которые располагались согласно с простиранием пликативных локальных структур в толще кайнозойских отложений, а также с системой линейных элементов рельефа и гидросети (линеаментов). Такие нарушения, оперяющие активные (точнее активизированные в новейшее время) разломы (Центральный, Восточно-Краснослободский и др.), отождествлялись с мегатрещиноватостью, возникшей в новейшее время в результате подвижек по основным разломам и сопряженной с такими разломами. Реконструкция полей неотектонических напряжений, выполненная А.К.Карабановым по стандартной методике [75, 288, 303], выявила признаки резкого изменения поля напряжений, которое произошло в среднем миоцене и, скорее всего, было связано со сменой знака движений (инверсией) по Центральному и другим разломам на площади Старобинского месторождения.

Выводы. Использование оригинальной методики реконструкции амплитуд неотектонических движений в сочетании с комплексом методов тектонического анализа геологических, геофизических, геохимических, геоморфологических и других данных позволило выявить сложную историю неотектонической эволюции земной коры в пределах Белорусского региона.