Дизъюнктивная тектоника и новейшее напряженное состояние геопространства Кольской сверхглубокой скважины

Глава 2. Неотектоническая активизация Печенгской структуры и ее обрамления.

С целью изучения этапов неотектонической и современной активизации древних комплексов геопространства проводилось дешифрирование картографических материалов, космо- и аэроснимков разного масштаба с полевым обследованием элементов морфоструктуры, а также осуществлялись массовые замеры трещиноватости и борозд скольжения практически по всей изучаемой территории. Составлены карты разрывно-линеаментной системы с элементами морфоструктуры (поднятые и опущенные участки, уступы, обрывы, озерные впадины, поверхности выравнивания и т.д.) для всего геопространства и для отдельных участков.

Анализ морфоструктуры поверхности геопространства. Кроме традиционного анализа были изучены закономерности в пространственном распределении всех элементов морфоструктуры и дана оценка кинематики движений с помощью методов традиционного структурно-парагенетического анализа.

В результате проведенных исследований было установлено, что в пределах всего геопространства наблюдается весьма существенная активизация элементов структуры на неотектоническом этапе. При этом закономерный характер расположения многих элементов морфоструктуры указывает на вполне определенные кинематические условия неотектонической активизации. В пределах Печенгской структуры и ее обрамления отмечено, что впадины выстраиваются в явный правосдвиговый кулисно-эшелонированный ряд вдоль разломов север-северо-западного простирания и, наоборот, левосдвиговый ряд вдоль нарушений восток-северо-восточной ориентировки. Помимо этого фиксируется надвиговый характер новейших нарушений, протягивающихся вдоль побережья Баренцева моря и имеющих отчетливую южную вергентность. В совокупности эти факты позволяют сделать вывод о проявлении здесь на новейшем этапе север-северо-восточного - юг-юго-западного сжатия.

Это подтверждается результатами морфоструктурного анализа, выполненного для отдельных участков (<Прибрежный>, <Заполярный>, <Кучин-тундра> и <Южный>) по аэрофотоснимкам масштаба 1:38 000.

Результаты изучения линеаментно-разрывной сети геопространства СГ-3 по материалам космо- и аэрофотосъемки. Использование разномасштабных фотографических изображений земной поверхности является весьма ценным и емким источником информации, значительно обогащающим возможности решения многих теорети ческих и практических задач геологии. В частности, такой подход оказывается исключительно важным при изуче нии вопросов, связанных с тектоническими исследованиями в свете рангово-иерархического строения земной коры. Было выполнено дешифрирование разномасштабных космо- и аэрофотоснимков территории геопространства Кольской сверхглубокой скважины и проведена статистическая обработка выявленных линеаментов, а именно: анализ распределения разрывных нарушений по длинам, анализ плотности разрывных нарушений разного ранга и анализ простирания разрывных нарушений разной длины. В результате проведенных исследований было установлено, что существуют явные различия в характере нарушенности на разных масштабных уровнях, а также отчетливая межранговая гетерогенность проявления деформационных процессов. Построенные розы-диаграммы простираний надрегиональных линеаментов (для всего Кольско-Норвежского мегаблока), более мелких разрывных нарушений разной длины (для двух ранговых уровней - регионального и подрегионального), а также трещиноватости (для комплексов архея, раннего протерозоя и рифея раздельно), замеряемой непосредственно в обнажении, показывают заметные изменения от ранга к рангу в доминирующих направлениях нарушений. Смена доминирующих направлений от одного масштабного уровня к другому отражает явление межранговой неоднородности проявления дислокационных процессов. Помимо этого, из общих закономерностей можно отметить тенденцию к ослаблению в целом доминантной направленности при переходе от низких (мелкомасштабных) рангов к более высоким (крупномасшабных) - розы-диаграммы становятся более <лучистыми>, так как проявляется все большее количество направлений. Кроме этого в распределении плотности линеаментов выделяется единая закономерность: участки предпочтительного развития разрывов одного из направлений практически не перекрываются с участками доминирования другого направления, оставаясь сопряженными друг с другом. Это наводит на мысль о существовании между ними парагенетических взаимосвязей, предполагающих их синхронное и взаимообусловленное формирование в едином деформационном поле и геодинамической обстановке. Подобным образом, например, могут быть сопряжены парные сколы при чистом сдвиге или же синтетические и антитетические сдвиги Риделя при простом сдвиге.

Статистический анализ трещиноватости. Методика проводимых исследований заключалась в изучении характера смещений по трещинам на фоне статистического изучения распределения трещиноватости в структурно-однородных объемах (Гзовский, 1971, Гзовский, 1975, Расцветаев, 1982, Рац и др., 1970). Подобный подход позволяет оценить объемный характер структурных неоднородностей, основываясь на принципе самоподобия, определить кинематику смещений для некоторых из выделенных неоднородностей и, наконец, дать динамическую интерпретацию кинематической картине перемещений. Специфика данной работы заключалась в том, что проводилась предварительная разбраковка выявленных смещений на системы, являющиеся заведомо одновозрастными. Для каждой из этих систем определялась ориентировка осей сжатия и растяжения, и лишь затем проводилась интерпретация полученных систем перемещений, либо как одноактных, если они увязываются в общую кинематическую схему, либо как разновременных. Такой подход является принципиально новым, который можно называть <дифференцированным>. Работы по статистическому анализу трещиноватости проводились практически по всей территории геопространства, с тем, чтобы охарактеризовать все структурно-вещественные комплексы, принимающие участие в его строении, и различные части общей структуры.

Распределение трещиноватости в комплексе архейского кристаллического фундамента изучено на отрезке побережья Баренцева моря от Печенгской губы до бухты Долгая Щель. Сводные стереограммы плотности трещин показывают, что в целом по рассматриваемому району преобладают системы крутых (субвертикальных) трещин и система горизонтальных трещин. Характер распределения трещин достаточно сложный. На каждой стереограмме можно выделить от 6 до 10 максимумов плотности трещин, причем местоположение этих максимумов индивидуально для каждой стереограммы. Такой вид графиков свидетельствует о значительных блоковых деформациях после образования трещин. Анализ ориентировки полей напряжений, реконструированных по бороздам скольжения, свидетельствует о преобладающем северном или северо-восточном направлении максимальных сжимающих напряжений (σ3). Ось максимального растяжения (σ1) лежит также в горизонтальной плоскости и имеет субширотную или северо-западную ориентировку.

В пределах участка <Центральный>, охватывающего обширное пространство вокруг скважины СГ-3 и г. Заполярный, оценивался характер трещиноватости в раннепротерозойском вулканогенно-осадочном комплексе Печенгской структуры. В целом можно отметить, что диаграммы распределения трещиноватости в пределах раннепротерозойских отложений Печенгской впадины заметно отличаются от характера распределения в архейском фундаменте, что свидетельствует о принципиально различной геодинамической обстановке в момент их образования. Результаты кинематического анализа борозд скольжения позволяют говорить, как о наиболее типичном для Печенгской впадины, сдвиговом характере поля напряжений, с предположительно активным растяжением северо-восточной ориентировки и относительным сжатием в северо-западном направлении при вертикальном положении промежуточной оси. В целом, картина соответствует кинематической ситуации правого объемного сдвига в субширотной полосе между линеаментом Колмозеро-Воронье на севере и Порьиташским разломом на юге.

Участок <Кучин-тундра> позволяет охарактеризовать проявление трещиноватости в наиболее измененных частях раннепротерозойского печенгского комплекса на границе с архейским фундаментом. Диаграммы распределения трещиноватости в вулканитах свиты матерт и в сланцах ждановской свиты показывают довольно простые и однотипные картины ограниченного количества максимумов. Наличие такого малого количества максимумов трещиноватости, располагающихся в виде пояса по большой дуге стереограммы, свидетельствует об отсутствии блоковых перемещений внутри участка. Напряженное состояние участка <Кучин-тундра> подобно выявленному на участке <Прибрежный>, что свидетельствует о том, что внешнее по отношению к Печенгской структуре поле напряжений характеризуется северо-восточным или субмеридиональным сжатием.

На полуостровах Средний и Рыбачий замеры трещиноватости проводились в отложениях рифейского возраста. В системах трещиноватости этих полуостровов можно уловить дивергентно-веерный характер распределения, созвучный разрывно-линеаментной системе. Общим является взбросово-сдвиговый тип кинематики перемещений при северо-восток - юго-западной ориентировке оси максимального сжатия. Кинематическая ситуация в целом близка условиям транспрессии. Выявленная обстановка растяжения в северной части п-ова Средний может отражать переиндексацию осей напряжения при смене знака смещения по магистральной шовной зоне разрыва Тролфиорд- Рыбачий-Кильдин.

Сейсмотектонические аспекты новейшей активизации объема геопространства. Современное субмеридиональное сжатие подтверждается данными по решению фокальных механизмов очагов землетрясений. Ближайшее землетрясение, по которому имеется решение очага, расположено восточнее рассматриваемой территории, где оно приурочено к крупному разлому Карпинского северо-западного простирания. По этому разлому устанавливается правосдвиговое смещение, которое могло быть вызвано только общим субмеридиональным сжатием.

Возможный генезис новейшего поля напряжений с ЮЮЗ-ССВ ориентировкой оси максимального сжатия. В результате проведенных исследований, которые описаны выше, для геопространства Кольской сверхглубокой скважины для новейшего этапа установлена ориентировка оси максимального сжатия ЮЮЗ-ССВ. Возможной причиной субмеридионального сжатия арктических континентальных окраин является процесс, описанный М.А. Гончаровым (Гончаров, 2002, 2007). В северной полярной области ориентировка оси максимального горизонтального сжатия в новейшее время обусловлена взаимодействием двух факторов: главным и дополнительным. Главным является осесимметричная конвекция в мантии, поверхностный поток которой направлен к северу вдоль меридианов. При этом направление сжатия - Ю-С. Дополнительным фактором может быть левосдвиговое смещение Северного полушария относительно Южного полушария. Направление сжатия - ЮЗ-СВ. Интерференция этих двух полей напряжений как раз и обеспечивает ССВ-ориентировку оси максимального сжатия в северной полярной области. Аналогичная (ЮЮЗ-ССВ) ориентировка оси новейшего максимального сжатия установлена при обнаружении, методами 3D сейсморазведки, нового типа нефтегазоносных структур платформенного чехла Западно Сибирской плиты - эшелонированных сбросо-сдвигов <пропеллерного> типа (Гогоненков и др., 2007).