Глава 2 основные черты тектоники и геодинамики территории беларуси и смежных областей

2.1. Глубинное строение литосферы

Сведе­ния о глубинном строении литосферы Беларуси в первую очередь основаны на анализе сейсмических данных (запись поверхностных сейсмических волн от удаленных землетрясений, глубинное сейсмическое зондирование по серии региональных профилей, в том числе выполненное в рамках международного проекта «Европроба»). Результаты таких исследований обобщены в работах Р.Г.Гарецкого, Г.И.Каратаева, С.В. Клушина, Р.Э.Гирина, Л.А.Мастюлина и др. [46, 47, 52, 54, 137]. В разрезе литосферы по показателям скоростей сейсмических волн выделяется два основных слоя: земная кора (средняя мощность около 45-55 км) и верхняя мантия, включающая астеносферный слой (местами распадающийся на отдельные линзы) на глубине порядка 80-100 км и более. Кровлю верхней мантии (подошву земной коры) отражает граница Мохоровичича (Мохо). На некоторых участках (Припятский прогиб, Полоцко-Курземская зона) выделяют не одну, а две залегающие на разной глубине поверхности Мохо. Верхняя граница Мохо считается более молодой, нижняя – древней, зона между ними интерпретируется как слой коро-мантийной смеси. Земная кора, в свою очередь, также расслоена: на профилях ГСЗ выделяют три основных слоя: оcадочный (платформенный чехол мощностью до 5-6 км), «гранитно-метаморфический», «диоритовый», «базальтовый».

Материалы ГСЗ свидетельствуют о том, что большинство глубинных разломов (как доплатформенного, так и платформенного возраста) являются листрическими: сместители таких нарушений круто наклонены только до определенной глубины (чаще 20-30 км), а затем резко выполаживаются. Часть таких разломов затухает в низах земной коры (разломы корового уровня), другие проникают в верхнюю мантию (разломы мантийного уровня) [1, 37, 42 45].

Вторым источником информации о глубинном строении литосферы коры является изучение вариаций магнитного и гравитационного полей, а также материалы магнитотеллурического зондирования. По данным анализа региональных особенностей гравитационного и магнитного полей и другим геофизическим данным Р.Г.Гарецкий, В.Н.Астапенко, Г.И.Каратаев [54] выде­лили в фундаменте территории Беларуси и смежных областей четыре зоны геофизической неоднородности первого порядка, соот­ветствующие крупнейшим геоструктурам земной коры Восточно-Европейского кратона - Фенноскандинавскому, Сарматскому, Волго-Уральскому континентальным литосферным сегментам и Центрально-Бело­русской зоне сочленения этих сегментов.

Эти крупнейшие тектонические элементы внутренней структуры фундамента состоят из крупных блоков, каждому из которых свойственно определенное сочетание геофизических типов земной коры. Г.И.Каратаевым, И.К.Пашкевичем, И.В.Данкевичем и др. [137] выделено семь таких типов, различающихся главным образом мощностью и составом земной коры в целом и ее основных слоев: оcадочного, «гранитно-метаморфического», «диоритового», «базальтового», а также периодически встречающегося слоя коро-мантийной смеси (типы А, B, C, D, E, F, G). По Г.И.Каратаеву [62], тип А характеризуется преимущественно основным составом пород при общей мощности земной коры более 55 км, В - основным, около 55 км, С – основно-средним, около 50 км, D – преимущественно средним, около 45 км, E - среднекислым, менее 40 км, F – аномальная кора палеорифтовых структур с двумя границами Мохо и слоем «коро-мантийной смеси», G – аномальная кора шовных зон мощностью 40-55 км. С учетом приведенной геофизической типизации на территории Беларуси выделено 11 крупных блоков земной коры (элементов внутренней структуры фундамента), относящихся к одному из перечисленных типов или их сочетаний: Браславский (земная кора типа С), Невельский (F), Лепельский (C), Витебский (A), Вильнюсский (A), Минский (CD), Бобруйский (AB), Брестский (F), Столинский (BC), Мозырский (F), Гомельский (BC) блоки. Вильнюсский блок относится к Фенноскандинавскому сегменту, Бобруйский блок – к Сарматскому, Витебский и Смоленский блоки - к Волго-Уральскому. Центрально-Белорусская зона включает Минский и Лепельский бло­ки. Браславский и Невельский блоки на севере региона, Брестский, Столинский, Мозырский, Гомельский на юге образуют две отчетливо выделяющиеся субширотные зоны (соответственно Полоцко-Курземскую и Припятско-Брестскую) шириной порядка 100 км, несогласно секущие упомянутые литосферные сегменты. Блоки, зоны и сегменты ограничены глубинными разломами мантийного уровня.

Дополнительную информацию о глубинном строении региона дало выполненное Г.И.Каратаевым [47, 62] районирование территории Беларуси по показателям средневзвешенной плотности земной коры. Участки с преобладанием уплотненной и сильно уплотненной земной коры (с плотностью более 2,93 г/см³ ) выявлены на северо-западе (северо-западный склон Белорусской антеклизы), северо-востоке (центральная часть Оршанской впадины) и юго-востоке (Брагинско-Лоевская седловина) региона, аномально разуплотненная кора свойственна Полоцко-Курземской зоне и территории Припятского прогиба.

По комплексу рассмотренных выше геолого-геофизических данных Р.Г.Гарецким, И.В.Данкевичем, Г.И.Кара­таевым [46] составлены структурные карты поверхности Мохо, карты мощности литосферы и астеносферы территории запада Восточно-Европейского кратона. Специальный анализ соотношения структуры основных границ раздела в вертикальном разрезе литосферы с тектоническими элементами фундамента и платформенного чехла приведен в работе Р.Г.Гарецкого, Р.Е.Айзберга, А.К.Карабанова, Г.И.Каратаева [ 313]. Такой анализ показал, что наиболее крупные платформенные структуры в общих чертах согласуются с характером поверхности астеносферного слоя в составе верхней мантии: западной части Белорусской антеклизы, Украинскому щиту отвечают впадины этой поверхности, Припятскому палеорифту – валообразное поднятие. Линия Тейссейра-Торнквиста выражена высо­ким градиентом отметок кровли астеносферы, отчетливо прослеживаются по этому показателю Припятско-Брестская и Полоцко-Курземская зоны глубинных разломов. Из карт мощности литосферы и астеносферного слоя (рис. 2.1-2.5) следует, что западу Белорусской антеклизы и Украинскому щиту соответствуют участки почти полного выклинивания астеносферного слоя или астеносфера очень тонкая, Припятскому прогибу – заметное возрастание мощности астеносферы. Наиболее значительная мощность земной коры и литосферы приходит­ся на западную часть Белорусской антеклизы и прилегающие участки Балтийской синеклизы, Полесскую сед­ловину, Украинский щит (вал Карпинского), минимальная – на Припятский прогиб.