Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Формирование структуры Северо-Карельской синклинорной зоны

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Автореферат диссертации по теме "Формирование структуры Северо-Карельской синклинорной зоны"

П Р ^ V \-л Н

На правах рукописи УД К 551.243:551.72 (470.22)

Травин Вениамин Вениаминович

ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СЕВЕРО-КАРЕЛЬСКОЙ СИНКЛИНОРНОЙ ЗОНЫ

Специальность: 04.00.01 -общая н региональная геология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата геолого-минер алогических наук

Москва 1996

Работа выполнена в Институт геологии Карельского НЦ РАН

Научный руководитель: кандидат геолого-минералогических наук, доцент В.С.Милеев (ИГУ)

Официальные оппонент: доктор геолого-минералогических наук - В.Г.Талицкий (МГУ) кандидат геолого-минералогических наук А.С.Воинов (СПбГУ)

Ведущая организация: Геологический институт Кольского НЦ РАН

Защита диссертации состоится 17 мая 1996 г. в 14ч. 30м. на заседании Диссертационного Совета К.053.05.02 по общей и региональной геологии и геотектонике при Московском Государственном Университете им. М.В.Ломоносова по адресу: 118899, ГСЗП, Москва В-234, Воробьевы горы, МГУ, геологический факультет, -аудитория 608.

С диссертацией nomo ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А", 6 зтал.

Автореферат разослан 16 апреля 1996г.

Ученый секретарь Диссертационного О кандидат геолого-минералогических

Введение

Актуальность исследований. Северо-Карелъская синкминорная зона (СКСЗ), расположенная на границе традиционно противопоставляемых Карельского и Беломорского мегаблоков (рис. 1), представляет собой один из наиболее изученных объектов российской части Балтийского щита. Однако при этом многие вопросы геологического строения зоны не являются решенными. Это вполне относится к проблеме формирования структуры зоны и связанным с ней вопросам преобразований гранитоидов фундамента, которым посвящена работа.

В работе рассмотрено также формирование кристаллизационной сланцеватости 1-го рода (параллельной слоистости) с Ь-линейностью (параллельной шарнирам складок), типичной для областей развития метаиорфизованных комплексов.

Цель и задачи работы. Целью исследований явилось изучение структурно-вещественных преобразований супра- и инфракомплекса Северо-Карельской синклинорной зоны в раннем протерозое. Основные задачи исследования заключались в следующем:

1. Выявление структурных парагенезов-района,. объединяющих структурные элементы различного масштаба (от крупных складок до элементов микроструктуры), и анализ динамических условий их образования. .

2. Изучение первичной природы и глубины структурно-вещественных преобразований гранитоидов комплекса основания.

3. Установление последовательности раннепротерозойских структурных преобразований супра- и инфракомплекса СКСЗ.

Кроме того в работе была поставлена задача построения теоретической модели формирования структуры супра- и гранитоид-ных инфракомплексов в условиях продольного сжатия земной коры при повышенном тепловом потоке.

Фактический иаявриал. В основу диссертации положены результаты исследований автора в рамках плановой научной темы лаборатории тектоники и петрологии Института геологии Карельского научного центра ' "Геологическое строение и развитие земной коры Северной Карелии". В ходе работы по изучению геологического строения СКСЗ автором составлялись геологические схемы, были сделаны зарисовки и фотографии обнажений, замеры более 500 структурных элементов, собрана коллекция образцов.

Ркс.1. Схема геологического строения района Северо-Карельской синклинорной зоны (А) и положение района в структуре северо-восточной части Балтийского щита (Б). Ксльско-Ка-рельская область: Кольский (Кол), Беломорский (Бел) и Ка. рельский (Кар) мегаблоки; Свекофеннская область (СФ)

X - Ханкусъярвинская синклиналь, К - Кукасозерскии синкли-норий; 1-6 - метаморфизованные осадочно-вулканогенные породы чехла (супраструктура): 1-5 - карельский (PR1) комплекс (калевийский (1), людиковийский (2), ятулийский (3), сариолийский и сумийский надгоризонты (4), нерасчлененные образования (5)), 6 - лопийский (AR2) комплекс; 7 - тела метабазитов; 8,9 - гранитоиды фундамента (комплекс основа.-ния): 8 - гнейсы, 9 - бластокатаклазиты по плутоническим породам; Ю-12 - метаморфизм пород чехла: 10 - зеленослан-цевой, 11 - эпидот-амфиболитовой, 12 - амфиболитовой фации

- з -

Изучено более 2000 шлифов пород и микроструктурная ориентировка минералов в 20 образцах. Использовано 18 микрозондовых определений минералов, 30 силикатных анализов, результаты петро-физического изучения образцов. Кроме авторских материалов были привлечены полевые материалы, коллекции образцов и шлифов сотрудников Института геологии Карельского НЦ РАН.

Методика исследований. В работе использованы: традиционные приемы геологического картирования, анализ минерального и химического составов галечного материала конгломератов, изучение микроструктур пород, микроструктурный анализ породообразующих минералов, микрозондовый анализ, измерение скоростей продольной волны ориентированных образцов, литературные данные. Динамические построения выполнены на основе представлений о неоднородности деформируемой среды. Формирование метаморфических текстур объясняется с позиций теории синдеформационной кристаллизации минералов.

Научная новизна.

1. Впервые формирование структуры Северо-Карельской синк-линорной зоны объяснено как результат деформаций реологически неоднородной земной коры в условиях ее продольного сжатия.

2. Предлагаемая в работе модель синметаморфических деформаций земной коры в условиях продольного сжатия объясняет происхождение кристаллизационной сланцеватости 1-го рода с минеральной Ъ-линейностью в слоистых породах и единый структурный план метаморфических текстур супра- и инфракомплекса Северо- Карельской синклинорной зоны.

3. На основании впервые проведенного изучения обломков гранитовдов из конгломератов показана специфика раннепротеро-зойского эрозионного среза, на котором происходило накопление осадочно-вулканогенных пород Северо-Карельской зоны.

4. Доказано, что развитые в районе гнейсы Беломорского мегаблова представляют собой продукт свекофеннских преобразований плутонических пород комплекса основания.

Практическая значимость. Выявленная структурная зональность создает предпосылки детализации региональных металлоге-нических схем для рассматриваемого района. Модель формирования структурных парагенезов Северо-Карельской синклинорной зоны позволяет выработать структурные критерии поиска полезных ис-

копаемых: проявлений метаморфогенной минерализации, облицовочного строительного камня различных текстур.

Апробация работы. Результаты исследований отражены в 14 публикациях. Основные положения диссертации доложены на геологическом семинаре Института геологии Карельского НЦ РАН, конференциях молодых ученых памяти члена-корреспондента АН СССР К.О.Кратца в 1988 г. (Ленинград), в 1993 и 1995 гг. (Апатиты), симпозиуме "Структурообразование в земной коре и сейсмичность (Москва, 1992) и на Всероссийской Школе "Структурный анализ кристаллических комплексов" (Санкт-Петербург, 1994).

Объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы (145 наименований), общим объемом 137 машинописных страниц, 65 рисунков, трех таблиц.

Благодарпост. Автор благодарен коллегам за предоставленные материалы, дискуссии, консультации и помощь, которыми он воспользовался за время работы над диссертацией. Полевые материалы, коллекции шлифов и образцов любезно предоставили сотрудники Института геологии Карельского НЦ РАН. Теоретические вопросы структурообразования были обсуждены с В.Н.Кожевниковым, Ю.И.Лазаревым, Н.И.Щипцовой (ИГ Карел.НЦ), Ю.С.Бискэ (СПбГУ), Ю.В.Миллером (ИГГД), В.Г.Талицким (МГУ), М.Г.Леоновым и С.Ю. Колодяжным (ГИН), М.Л.Соминым (ИЗО). При решении вопросов геологии района автор получил консультации В.И.Коросова, М.А.Елисеева, М.М.Лаврова, Л.П.Свириденко, Л.Ф.Бондаря, К.И.Хейскане-на, А.И.Голубева, В.С.Куликова (ИГ Карел.НЦ), А.С.Воинова (СИбГУ), Ю.Б.Богданова (ВСЕГЕИ), Г.Ф.Негруца (ГИ Кольского НЦ РАН, Апатиты), С.Б.Лобач-Жученко (ИГГД). Ультразвуковое определение скоростей в ориентированных образцах пород выполнено сотрудником кафедры геологии месторождений полезных ископаемых МГУ А.Б.Волковым, ыикрозондовое определение составов минералов -. сотрудницей кафедры петрологии МГУ Е.В.Гусевой. Автор особенно признателен старшему научному сотруднику Института геологии Карел.НЦ РАН В.А.Коншину и научному руководителю, доценту кафедры исторической и региональной геологии МГУ В.С.Милее-ву за постоянную поддержку к конструктивную критику.

Основные защищаемые положения.

1. Супракрустальные образования Северо-Карельской синкли-ворной зоны, обрамляемые плутоническими породами (гнейсо-гра-

нитоидами) Карельского мегаблока и гнейсами Беломорского ме-габлока, накапливались на едином фундаменте, представленном в эрозионных срезах раннего протерозоя в основном плагиогранита-ми.

2. Гнейсы и гнейсо-гранитоиды обрамления Северо-Карельской синклинорной зоны представляют собой продукты свекофенн-ских вещественных и структурных преобразований раннедокемб-рийских плутонических пород комплекса основания: на территории Карельского мегаблока они были превращены в бластокатаклазиты (гнейсо-гранитоиды), на территории Беломорского - в гнейсы.

3. Складчатые структуры Северо-Карельской синклинорной зоны сформировались в ходе свекофеннских синметаморфических деформаций неравномерно прогретой реологически неоднородной земной коры в условиях ее продольного сжатия.

4. Типичные для областей развития кристаллических комплексов сланцеватость 1-го рода с минеральной Ь-линейностью в слоистых породах и единый структурный план метаморфических текстур супра- и инфракомплекса объясняются синтектоническим минералообразованием в гетерогенных средах, испытывающих деформации в условиях продольного сжатия земной коры.

Глава 1. ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ О ГЕОЛОГИИ СЕВЕРО-КАРЕЛЬСКОЙ СИНКЛИНОРНОЙ ЗОНЫ

В результате длительного (с 1930-х гг.) изучения Севе-ро-Карельской синклинорной зоны сложились общие представления, по которым СКСЗ расположена на границе Карельского и Беломорского мегайлоков Балтийского щита (Шуркин и др., 1962; Кратц, 1963; Харитонов, 1966; Геология.., 1974 и др); супракрусталь-ные образования зоны представлены породами верхнего архея и нижнего протерозоя (Коросов, 1987а,б и др.); древнейшие оли-гоклазовые граниты и нижнеархейские беломорские гнейсы комплекса основания (соответственно в Карельском и Беломорском ме-габлоках) испытали в.позднем архее региональную гранитизацию (Лобач-Жученко и др., 1974 и др.). Тектоническая эволюция Карельского и Беломорского мегаблоков и различные вопросы геологии СКСЗ являются ныне предметом дискуссии. Различаются взгляды исследователей и на историю складчатых деформаций зоны. Ус-

ловия формирования складчатой структуры СКСЗ оставались недостаточно изученными.

Глава 2. ОЧЕРК ГЕОЛОГИЧЕСКОГО СТРОЕНИЯ РАЙОНА

В пределах рассматриваемого района господствующее распространение имеют глубоко и неравномерно преобразованные в позднем архее и раннем протерозое гранитоидные породы фундамента (инфраструктура, комплекс основания) и залегающие на них метаморфизованные в условиях от зеленосланцевой до амфиболито-вой фации осадочно-вулканогенные породы верхнеархейского ло-пийского и нижнепротерозойского. карельского комплексов (супра-комплекс, чехол), слагающие структуры СКСЗ.

Образования лопийского комплекса представлены слоистыми гнейсами и сланцами иринегорской свиты. В объеме карельского комплекса выделяются сумийский, сариолийский, ятулийский, лю-диковийский и калевийский (аиввийский) надгоризонты. Сумийс-ко-сариолийские образования в разных структурах различаются: в Пана-Куолаярвинском синклинории они представлены первично элю-виалъно-делювиалькыми брекчиями, конгломератами и вулканитами преимущественно кислого состав (сумий), песчаниками, конгломератами и лавами основного состава (сариолий); в Кукасозерском синклинории - кварцитами и вулканитами основного состава (сумий), песчаниками и конгломератами (сариолий). Ятулийские породы района - песчаники, вулканиты основного состава, карбонатные породы. В разрезе людиковия участвуют конгломераты, карбонатные породы, черные сланцы, вулканиты основного состава. Калевийские образования района представлены доломитами, песчаниками и вулканитами основного состава (Коросов и др., 1987а, б и др.). ~

Докембрийские интрузивные образования, широко распространенные в основном к югу от СКСЗ, представлены комплексам, относимыми к раннему и позднему архею и раннему протерозою (Коншин, 1990, 1994), время образования которых соответствует саамской, лопийской и карельской тектоно-магматическим эпохам (циклам). Раннеархейские. интрузивные образования (таваярвинс-кая группа комплексов) включают комплексы двупироксенсодерда-щкх амфиболитов, г.аббро-норитов, диоритов и эндербитов. К

позднему архею относятся плагиомикроклиновые граниты койгерс-кого и тикшезерского комплексов и комплекс гранодиоритов, представляющий собой продукты гранитизации пород таваярвинской группы комплексов.• К раннему протерозою относятся микроклиновые граниты нуоруненского комплекса, олангский перидотит-габб-ро-норитовый комплекс, комплексы раннекарельских гранофировых гранитов, поздних гранитов, удьграосновных пород. Гнейсы распространены в основном к северу от СКСЗ. Для плутонических гра-нитоидов характерны бластокатакластические структуры, для гнейсов - лепидогранобластовые.

Для пород супра- и инфракомплекса отмечается единая метаморфическая зональность с повышением степени метаморфизма в северо-восточном направлении. Докембрийские толщи СКСЗ деформированы однотипно, т.е. участвуют в единой складчатой структуре. Участие в структуре СКСЗ людиковийских и калевийских пород определяет свекофеннский (ок. 1,8 6а) ее возраст.

ГЛАВА 3. СТРУКТУРЫ И СТРУКТУРНЫЕ ПАРАГЕНЕЗЫ СЕВЕРО-КАРЕЛЬСКОЙ СИНКЛШОРНОЙ ЗОНЫ

В пределах СКСЗ выделяются крупные Пана-Куолаярвинский и Кукасозерский синклинорни и Ханкусъярвинская синклиналь.

Строение Пзпа-Куолалртшского аликлипория определяют две различающиеся по структурному стило ветви: субмервдиональная Куолаярвинская мульда (северная ветвь) и субширотная Панаяр-винская (южная). В пределах рассматриваемого района расположена восточная (российская) часть синклинория.

Куалаяряшская мульда прослеживается в север-северо-западном направлении на протяжении около ста километров по обе стороны российско-финляндской границу и имеет ширину до 60 кы. Центральная (внутренняя) часть Куолаярвинской мульды сложена калевийскими и верхнелюдиковийскими слабометаморфизованными и слабодислоцированныыи породами. По мере приближения к архейскому основанию интенсивность метаморфизма и складчатости в протерозойских образованиях возрастает. В приконтактовой с гнейсами архейского основания зоне шириной 3-4 км (восточный борт Куолаярвинской мульды) метаморфизованные в условиях эпи-дот-амфиболитовой и амфиболитовой фации нижнелюдиковкйские и

ятулийские породы собраны в складки, опрокинутые на восток.

Даиаярвштская ветвь на российской территории имеет длину около 50 км. Структура сжатая, имеет синклинорное строение. В бортовых частях структуры слоистые породы круто падают от архейского основания. Структура сложена метаморфизованными в условиях зеленосланцевой и эпидот-амфиболитовой фации породами сумийского, сариолийского и ятулийского надгоризонтов.

Кукаоозерский сивютюрай расположен к восток-северо-востоку от Панаярвинской структуры. Он вытянут в широтном направлении более чем на 30 км, имеет дугообразную, выпуклую к северу, форму. Структура синклинория сжатая, для пород характерно крутое залегание слоистости.

Сянклинорий сложен метаморфизованными в условиях амфибо-литовсй фации породами карельского комплекса в объеме сумийского, сариолийского, ятулийского и людиковийского надгоризонтов. В строении восточной части синклинория принимают участие верхнеархейские полосчатые гнейсы иринегорской свиты.

Строение Кукасозерского синклинория - резко асимметричное. Кйсное его крыло представляет собой систему параллельных линейных складок. Северное - сложноскладчатое, в центральной части оно осложнено крупными складками, определяющими .нелинейный рисунок северного крыла синклинория.

Наиболее детально* изучена структура 'юго-восточной части Кукасозерского синклинория, особенности строения которой позволили оценить условия и механизм деформаций супра- и кнфра-комплекса (Травин, 1992а и др.).

Структура юго-воситвой част Кукасозерского счвклшория. Участок сложен неравномерно мигматизированными гнейсами архейского фундамента и осадочно-вулканогенными образованиями, относимыми к карельскому и лопийскому комплексам. В супракрус-тальных породах и обрамляющих их породах фундамента развиты агрегатная и минеральная Ь-линейность.

Площадное распределение текстур и структурных форм подчинено определенной закономерности. В осевой части синклинория в многочисленных обнажениях сланцев и амфиболитов супракомплекса установливается четко выраженная минеральная и агрегатная линейность. При переходе от центра структуры к крыльям линейность становится менее выраженной (а часто и вовсе отсутству-

ет), а сланцеватость, наоборот, становится все более четкой.

В породах фундаментц по мере удаления от подошвы супрак-рустальных пород устанавливаются зоны: (1) хорошо проявленной гнейсовидности (конформной подошве чехла), (2) хорошо проявленной Ь-линейности в ядрах антиклиналей, (3) сочетания линейности, крутопадающей гнейсовидности и плойчагости скалывания. К юго-западу от этих зон находится поле развития гнейсовидных текстур генерального северо-западного простирания. Причем по мере удаления к юго-западу от Кукасозерского синклинория линейность , параллельная шарнирам складок южного крыла Кукасозерского синклинория, становится все менее проявленной, и уже на1 удалении 4-5 км гнейсовидность и линейность гнейсов могут занимать иное положение.

Проведенное ультразвуковое изучение Ур гнейсов участка позволило численно оценить их анизотропию. Для линейносланце-ватой разновидности гнейса коэффициенты поперечносланцеватой и внутрисланцеватой анизотропии составили 1,29 и 1,23, для плоскосланцеватой - 1,89 и 1,04 соответственно.

Хавкусъярвивская синклталь расположена к западу от центральной части северного крыла Кукасозерского синклинория. Она сложена ятулийскими метапесчаниками с.линзовидным горизонтом конгломератов в основании. Структура представляет собой сжатую (или даже изоклинальную), первичную складку, деформированную в складки второй генерации.

Для пород Ханкусъярвинской синклинали был проведен микроструктурный анализ (Травин, 1990а), который показал одновременность высокотемпературного метаморфизма и складчатости, в результате которых сформировались структура синклинали и метаморфические текстуры (сланцеватость и Ь-линейность) пород.

В метаморфизованных осадочно-вулканогенных породах Северо- Карельской синклинорной зоны развита сланцеватость 1-го рода. В интенсивно метаморфизованных породах проявлена Ь-линейность. Локально отмечается сланцеватость 2-го рода (секущая слоистость), выраженная низкотемпературным мусковитом и серицитом. Для пород супра- и инфракомплекса характерна конформность метаморфических текстур. Структуры СКСЗ осложнены соск-ладчатыми продольными и постскладчатыми разноориентированными разломами.

- 10 -

Образование структурных форм района происходило в определенной последовательности. На прогрессивной стадии метаморфизма образовались складчатые структуры и метаморфические текстуры, выраженные высокотемпературными минералами (сланцеватость 1-го рода, Ь-линейность), на регрессивной стадии - продольные разломы и сланцеватость 2-го рода. Соответственно, структурные формы могут быть объединены в спфуктурные парагепезы прогрессивной и регрессивной стадии свекофеннского метаморфизма и постскладчатые (разноориентированные кайнозойские (?) разломы). Структурный парагенез прогрессивной стадии метаморфизма, к которому относятся складчатые формы СКСЗ, может быть разделен на структурные парагенезы высоко- и низкотемпературного метаморфизма.

Основное внимание в работе уделено вопросам формирования текстур структурного парагевеза высоютеыперавурвого прогрессивного четахорфизыа (восточный борт Куолаярвинской мульды, Кукасозерский синклинории, Ханкусъярвинская синклиналь), к которым относятся: 1) сланцеватость 1-го рода, 2) минеральная и агрегатная Ь-линейность, 3) гнейсовидность фундамента, конформная подошве чехла.

Формирование элементов структурного парагенеза высокотемпературного метаморфизма объясняется как результат синметамор-фических деформаций земной коры .с реологически неоднородным слоистым чехлом и гранитоидным фундаментом, испытывающей продольное сжатие. Предлагаемая модель, базируется на представлениях о механической неоднородности деформируемой среды и теории синдеформационной кристаллизации минералов (ТСК).

Образование складок супуаструктуры. В условиях продольного сжатия слоистая среда деформируется в складки механизмами продольного изгиба и продольного расплющивания. В работе анализируется динамическая обстановка внутри пластичных слоев (рис. 2). Силы сжатия (генеральное усилие и результаты его разложения на уровне слоев), и обусловленные ими напряжения ориентированы в плоскости, перпендикулярной шарниру складки; направление шарнира является направлением растяжения. Напряжение наибольшего сжатия в пластичном слое ориентировано перпендикулярно к поверхностям повсеместно обжимающих жестких слоев. В условиях высокотемпературного метаморфизма, обусловливающего

Рис.2. Схема образования складки в условиях продольного сжатия

1 - компетентные слои, 2 - некомпетентный слой Т и N - напряжения а крыльях складки - результат разложения генеральной силы Р на уровне слоя» Т вызывает послойное скольжение К, N приводит к раздавливанию пластичных слоев в крыльях складки. Траектории главных нормальных напряжений: б, - максимального (растяжения), <52 - среднего, 63 -минимального (сжатия). На врезках-круяках - напряженные состояния в различных тачках пластичного слоя и метаморфические текстуры, образующиеся в

соответствующих условиях

перекристаллизацию пород, создающиеся текстуры полностью зависят от напряженного состояния внутри слоев. В соответствии с ТСК это приводит к образованию в пластичных слоях сланцеватости 1-го рода и Ь-линейности.

Из этих построений следует вывод, что сланцеватость является синхронной со складкой, которую она описывает. Но сланцеватость эта наследует ' положение более ранней, доскладчатой стратифицированности (миметическая).

Формирование синхронной инфраструктуры. Смятие слоистых пород в складки продольного изгиба и продольного расплющивания без срыва с фундамента возможно, если фундамент более податлив деформациям (в условиях высокотемпературного метаморфизма -более пластичен), го есть участвует в деформациях пассивно (некомпетентная среда), подстраиваясь к перемещению жесткого (компетентного) чехла.

В пластичном фундаменте при сжатии происходит деформация сплющивания с формированием гнейсовидности, в целом перпендикулярной направлению генерального сжатия (рис. 3). Вблизи с жесткими породами чехла генеральное усилие действует не прямо, а опосредованно, через подошву чехла, которая обжимает породы фундамента; в результате под.синклиналями создаются относительно более нагруженные области (зоны выжимания),- а под антиклиналями - менее нагруженные (зоны разрежения). Под подошвой чехла напряжения сжатия ориентированы перпендикулярно ей. Силовое поле под синклиналями имеет большую интенсивность, чем под антиклиналями. Вдоль шарнира действует лишь напряжение, обусловленное весом вышележащим пород: направление шарнира складки является направлением растяжения.

Происходящее в такой динамической обстановке метаморфическое минералообразование приводит к формированию гнейсовидности, конформной подошве чехла (наиболее четко выраженной под синклиналями) с линейностью, параллельной шарнирам складок чехла. Перемещение материала в зону разрежения может идти как из зоны выжимания, так и из области прямого действия генерального сжатия путем проскальзывания линзовидных литонов по ослабленным плоскостям формирующейся гнейсовидности с образованием структур скалывания (в структуре юго-восточной части Кукасозерского синклинория это плойчатость скалывания).

Рис.3. Динамическая обстановка в пластичном фундаменте под подошвой жестких пород чехла, сминающихся в складки (А) и положение формирующейся при этом в фундаменте гнейсовидности (Б)

Широкими стрелками показаны направления тектонического транспорта. Внизу слева - стадии деформационного процесса, П-П - первичное положение подошвы жестких слоистых пород. На вревках-кружках - напряженные состояния в различных точках и гнейсовидность, образующаяся в соответствующих условиях; гранитная жила, деформированная в плойки скалывания

Приведенные модельные построения объясняют единство структурных планов разновозрастных комплексов, являющееся типичным для областей развития кристаллических комплексов.

Формирование нелинейной сложноскладчатой структуры северного крыла Кукасозерского синклинория может быть объяснено действием процессов субгоризонтального пластического течения, осложнивших формирование складок в условиях продольного сжатия. Пластическое течение было обусловлено возникновением у краевой части "жесткого штампа" (Карельского мегаблока) динамически различных зон, оно обеспечивало перемещение вещества в относительно менее нагруженную зону ("динамическую ловушку").

Особенности структур СКСЗ объясняются модельными построениями деформаций реологически неоднородной среды в условиях продольного сжатия. Это свидетельствует.о том, что складчатые структуры Севера-Карельской синклинорной зоны сформировались в ходе свекофеннских синметаморфических деформаций неравномерно прогретой реологически неоднородной земной коры в условиях ее продольного сжатия.

Глава 4. СВЕКОФЕННСКАЯ ПЕРЕРАБОТКА ГРАНИТОИДОВ КОМПЛЕКСА ОСНОВАНИЯ

Спфушурвая переработка гранитоидов фундамент. В результате изучения гранитоидов выявлена зональность их свеко-феннской структурной переработки, соответствующая метаморфической зональности перекрывающих осадочно-вулканогенных пород.

Гранитоиды инфраструктуры СКСЗ представлены двумя основными структурными разновидностями: бластокатаклазитами по плутоническим породам (распространенными в основном к югу от зоны) и гнейсами (в основном к северу от нее). Слабометаморфизо-ванные (в условиях зеленосланцевой и зпидог-амфиболитовой фаций) породы чехла залегают на бластокатаклазитах Карельского мегаблока, интенсивно метаморфизованные - на гнейсах Беломорского мегаблока. Граница областей развития бластокатаклази-тов и гнейсов, для которой характерны переходные структуры пород. конформна изоградам метаморфизма, проведенным (Воинов, 19646; Московченко, Гурченко, 1975 и др.) для. пород чехла.

Такое соответствие показывает, что комплекс основания и

осадочно-вулканогенный комплекс подчинены единой метаморфической зональности с увеличением степени метаморфизма в северо-восточном направлении. Свекофеннский возраст метаморфических преобразований гранитоидов определяется возрастом породообразующего биотита, создающего структурные формы (гнейсовид-ность, линейность) свекофеннского структурного парагенеза СКСЗ. Структуры гранитоидов отражают глубину их свекофеннской метаморфической переработки.

Галька конгломератов, как индикатор первичного сосхтт гранитоидов фундамента. Для оценки характера и времени преобразований раннедокембрийских гранитоидов Северной Карелии использован состав галек из конгломератов Северо-Карельской зоны, принадлежащих сумийскому, сариолийскому, ятулийскому и людиковийскому уровням разреза карельского комплекса.

Основными породообразующими минералами гранитоидов из галек изучавшихся конгломератов являются плагиоклаз и кварц. В небольших количествах (обычно не более 5%) могут присутствовать биотит, хлорит, карбонат.

Недеформированные гальки гранитоидов имеют магматические структуры и массивные текстуры; по структуре и минеральному составу породы близки к бластокатаклазитам фундамента, подстилающим слабометаморфизованные осадочно-вулканогенные породы Панаярвинской ветви Пана-Куолаярвинского синклинория. Но для пород фундамента характерно значительно большее (до 20-30%) содержание биотита - по данным микрозондового анализа - меньшей титанистости и присутствие эпидота (что является признаком свекофеннского их наложения на гранитоиды фундамента).

Деформированные во время свекофеннской складчатости гальки имеют метаморфические структуры и текстуры ("сквозные" для галек и цемента). Различная степень деформированности галек в людиковийских конгломератах восточного борта Куолаярвинской мульды позволила наблюдать стадии преобразования магматических структур в метаморфические и массивных текстур в гнейсовидные. Здесь же был отмечен постепенный характер биотитизации деформированных галек (с уменьшением содержания наложенного биотита от краевых к центральным их частям). Эти факты свидетельствуют о том, что гнейсовидность в гальках имеет возраст деформации конгломератов (свекофеннский),

Решетчатый микроклин, типичный для пород фундамента, присутствует в гальках только в конгломератах, претерпевших интенсивный свекофеннский метаморфизм (в условиях не ниже зпи-дог-амфиболитовой фации) и очевидную микроклинизацию.

Из серии образцов галек гранитоидов нескольких участков были сделаны химические анализы. Все они показали натровую специализацию пород (К20 = 0,16-1,98 масс.%) (К = К20/На20 = 0.026-0.495). Повышенные содержания К20 (К20 = 1,32-1,98 масс. 1) (0.2<К<0.5) связаны со значительными содержаниями наложен-'ного биотита в сильнодеформированных гальках. По составу изученные гальки соответствуют плагиогранитам и тоналитам.

Таким образом, обломочный гранитоидный материал поступал в рассматриваемые конгломераты в основном с эродировавшихся гел плагиогранитов. Разобщенность выходов конгломератов и их различное стратиграфическое положение говорят о том, что источник обломочного материала имел значительные размеры и однородный характер. По-видимому, обломочный материал конгломератов объективно характеризует раннепротерозойские эрозионные срезы района Северо-Карельской зоны.

Хорошо коррелируемые результаты изучения обломочного материала нижнепротерозойских конгломератов и структур гранитоидов фундамента приводят к следующим выводам.

Супракрустадыше образования Северо-Каредь ской синклинор-вой зовы, обрамляете плутоническими породами (гнейсо-гранито-идами) Карельского мегаблока и гнейсами Беломорского ыегабло-ка, накапливались на едином фундамент, представленном в эрозионных срезах раннего протерозоя в основном плагиограиитами.

Гнейсы и гнейсо-граншюиды обрамления Северо-Карельской синклинорной зоны представляют собой продукт свекофеннских вещественных и структурных преобразований раннедокембрийских плутонических пород комплекса основания: на территории Карельского мегаблока они были превращены в бластокатакдазиты (гней-со-граттоиды). на территории Беломорского - в гнейсы.

Глава 5. ФОРМИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ СЕВЕРО-КАРЕЛЬСКОЙ СИНКЛИНОРНОЙ ЗОНЫ

С начала протерозоя на эродированной континентальной зем-

ной коре в районе современной Северо-Карельской зоны в условиях рифтогенеза (Негруца Т.Ф., 1981, 1995 и др.) происходило накопление осадочно-вулканогенных толщ и внедрение расслоенных интрузий (сумий-сариолий), сменившееся в постсариолийское время протоплагформенным осадконакоплением, а затем орогенезом (Кратц, 1963; Негруца Т.Ф., 1981; Негруца В.З., 1984 и др.).

Однотипность деформаций различных стратонов карельского комплекса свидетельствует о том, что интенсивные складчатые деформации, обусловившие формирование складчатой структуры, произошли после накопления осадочно-вулканогенного разреза нижнего протерозоя, то есть на свекофеннском этапе карельской тектоно-магматической эпохи. Конформность толщ карельского и лопийского комплексов отражает значительную интенсивность све-кофеннсЮ'х складчатых деформаций и, вероятно, унаследованность плана позднеархейских деформаций в раннем протерозое. Свеко-феннские деформации происходили в условиях продольного сжатия осадочно-вулканогенных пород карельского комплекса. В верхней части земной коры (в чехле) за счет высокой жесткости и слоистой неоднородности (не свойственных более однородному и - в условиях метаморфизма - пластичному фундаменту) шло смятие пород в складки продольного расплющивания. Породы фундамента подстраивались к деформациям чехла. Неравномерность прогрева земной коры обусловила зональность свекофзннского метаморфизма супра- и инфракомплекса. Плутонические породы супракомплекса были превращены в бластокатаклазиты и гнейсы.

В центральной части рассматриваемой территории складчатые деформации продольного сжатия осложнялись процессами субгоризонтального пластического течения вещества, обусловившими сложную морфологию северного борта Кукасозерского синклинория.

Формирование структуры СКСЗ завершилось в фанерозое движением по разноориентированным разрывным нарушениям.

Глава 6. МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ МОБИЛЬНЫХ ЗОН В УСЛОВИЯХ ПРОДОЛЬНОГО СЖАТИЯ

В главе изложены теоретические построения, касающиеся стиля структурообразования в мобильных зонах (линейных зонах, испытавших более интенсивные складчатые деформации, чем сосед-

ние участки земной коры), развивающихся в условиях продольного сжатия земной коры. Доказывается положение, что основными типами структур, формирующихся в таких условиях являются складки продольного расплющивания (изгиба) и складки скалывания.' Рассмотрение механизма продольного сжатия слоистых толщ приводит к выводу, что последовательное образование складок продольного расплющивания (изгиба) и складок скалывания является выражением единого деформационного процесса.

Соотношение реологических свойств слоистых чехлов и гра-нитаидных оснований ограничивает многообразие типов структуро-образования мобильных зон, развивающихся в условиях продольного сжатия, четырьмя "крайними" вариантами структурного развития. Слоистые породы чехла, не способные сминаться в складки продольного изгиба, могут расплющиваться совместно с фундаментом, образуя складки скалывания (1), или (если фундамент значительно более жесткий) деформироваться пассивно, подстраиваясь к деформациям верхней части расплющиваемого фундамента (2). Деформации с образованием складок продольного изгиба могут идти двумя путями: (3) в условиях сильного прогрева - с образованием сланцеватости 1-го рода в чехле и конформной ей гнейсоввдности фундамента (данный вариант рассматривался в модельных построениях главы 3), и (4) в условиях слабого прогрева - с образованием кливажных вееров в породах чехла и гнейсо-видности осевой плоскости в породах фундамента. Эти четыре варианта являются идеализированными, в конкретных природных объектах могут существовать их комбинации и промежуточные формы.

Соседство деформируемых (мобильных) зон и недеформируемых (стабильных) блоков, додеформационное строение которых одинаково, объясненяется неравномерностью прогрева земной коры.

Заключение

Выводы, вынесенные в основные защищаемые положения диссертации, представляются важными для анализа эволюции района и Балтийского щита в целом.

Установленное в работе преобладание плагиогранитов в ран-непротерозойских эрозионных срезах Северной Карелии является специфичном для Балтийского щита, земная поверхность которого

к началу раннепротерозойского осадконакопления характеризовалась широким развитием микроклиновых гранитов. По-видимому, эта специфика отражает малую глубину раннепротерозойской эрозии района, не вскрывшей фронт позднеархейской гранитизации.

Рассмотрение процессов синтектонического текстуро- и структурообразования в слоистых породах и гранитоидах фундамента позволило выявить природу давно известного, но не находившего объяснения, структурного единства гнейсов Беломорского мегаблока и метаморфизованных осадочно-вулканогенных пород Се-веро-Карельской синклинорной зоны. Принципиально вагло положение о том, что различие распространенных в районе гнейсов Беломорского мегаблока и бластокатаклазкрованных гранитоидов Карельского мегаблока обусловлено различием интенсивности свекофеннских преобразований плутонических пород.

Кристаллизационная сланцеватость 1-го рода с минеральной Ь-линейностью в слоистых породах и единый структурный план метаморфических текстур супра- и инфракомплекса объясняются син-теклюническим тнералообразованием в гетерогенных средах, испытывающих деформации з условиях продольного сжатия земной коры. В связи с типичностью этих структурных элементов для областей развития кристаллических комплексов, данный вывод имеет определенное теоретическое значение.

Публикации по теме диссертации

1. Микроструктурный анализ ягулкйских пород Ханкусьяр-винской синклинали (Северная Карелия) // Актуальные проблемы геологии, петрологии и геохимии Балтийского шита. Петрозаводск, 1990. С.36-46.

2. Структурообразование мобильных зон (теоретическая модель) // Механизмы структурообразования в литосфере и сейсмичность. Тез.докл.Всесоюзн.симпоз. М., 1991. С.196-197.

3. Структурный парагекез синскладчатого высокотемпературного регионального метаморфизма // Геотектоника. 1902. :1£. С.22-29.

4. Образование складок продольного изгиба в условиях высокотемпературного регионального метаморфкизма // Структурный анализ кристаллических комплексов (Газ. докл, IV Все-

росс.школы, Иркутск, 12-16 мая 1992 г.). Иркутск, 1992. С.24.

5. Динамическая природа зоны четкой линейности района восточного окончания оз.Кукас // Вопросы геологии и магматизма докембрия Карелии. Опер.-информ.материалы за 1991 г. Петрозаводск, 1992. С.21-26.

6. Образование складок в мобильных зонах в условиях продольного сжатия // Геотектоника. 1993. N1. С.33-38.

7. Результаты изучения галек гранитоидов из конгломератов Пана-Куолаярвинского синкллнория (Северная Карелия) // Тезисы 7 конференции молодых ученых "Геология Балтийского щита". Апатиты, 1993. С.30-31.

8. О составе и деформациях галек гранитоидов из конгломератов северного берега оз.Кукас (Северная Карелия) // Геология и магматизм докембрия Карелии. Опер.-информ.материалы за 1992г. Петрозаводск, 1993. С.9-12.

9. О гранитоидах фундамента карелид Северной Карелии // Вопросы геологии докембрия Карелии. Петрозаводск,1993. С.4-24.

10. Структурный парагенез синскладчатого высокотемпературного регионального метаморфизма // Структурные исследования кристаллических образований (теория, практика, методика). Тез. докл. V Всеросс.школы "Структурный анализ кристаллических комплексов" (17-19 мая 1994г.). СПб., 1994. С.47-48.

11. Конгломераты района оз.Апаярви (Северная Карелия) // Вопросы геологии, петрологии и минералогии Карелии. Петрозаводск, 1994. С.32-48.

12. О природе архейских гранитоидов зоны сочленения Карельского и Беломорского блоков Балтийского шита // ДАН. 1995. Т.342. N5. С.658-660.

13. Свекофеннские структурно-вещественные преобразования гранитоидов обрамления Севере-Карельской синклинорной зоны // Геология Балтийского шита и других докембрийских областей России, материалы 9 конференции памяти К.О.Кратца. Апатиты, 1995. С.91-92.

14. Structural Paragenesls in Synfolding High-Temperature Regional Metamorphlsm // Geotectonics. 1992. Vol. 26. No.2. P. 105-110.