Тектонофизическое моделирование геодинамических режимов формирования континентальной коры

Филатова, Валентина Тимофеевна

Бесплатный автореферат и диссертация по наукам о земле на тему
Тектонофизическое моделирование геодинамических режимов формирования континентальной коры
ВАК РФ 25.00.10, Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых

Автореферат диссертации по теме "Тектонофизическое моделирование геодинамических режимов формирования континентальной коры"

На правах рукописи

ФИЛАТОВА Валентина Тимофеевна

ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА)

Специальность: 25.00.10-геофизика, геофизическиеметоды поисков полезныхископаемых

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание учёной степени доктора физико-математических наук

Москва 2004

Работа выполнена в Геологическом институте Кольского научного центра РАН

Научный консультант:

академик РАН, профессор Ф.П. Митрофанов (ГИ КНЦ РАН)

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук А.В. Витязев (ИДГ РАН) доктор физико-математических наук В.Ю. Бурмин (ИФЗ РАН) доктор геолого-минералогических наук М.Д. Хуторской (ГИН РАН)

Ведущая организация:

Институт геологии Карельского научного центра РАН

Защита состоится ОКТЯ^Рй 2004г. в /0°°часов

на заседании Специализированного учёного совета ДОО2.О5О.О1 по защите диссертаций на соискание учёной степени доктора наук в Институте динамики геосфер РАН по адресу: г. Москва, Ленинский пр., д.38, корп. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИДГ РАН.

Автореферат разослан

Учёный секретарь специализированного совета, кандидат ф.-м. наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ_

Актуальность проблемы. В соответствии с возрастающими требованиями к выполняемым палеогеодинамическим реконструкциям особое значение приобретает моделирование геодинамических режимов, позволяющих создавать количественные модели процессов формирования древней коры, а также объяснять механизм и динамику её преобразования. Применительно к северо-восточной части Балтийского щита предлагались и разрабатывались различные геотектонические и геодинамические модели развития региона, но до сих пор остаются неясными процессы, приведшие к своеобразию строения и состава докембрийского щита, так как реконструкции проводились без учёта существующих различий геомеханических свойств разных уровней коры и верхней мантии. Поэтому весьма актуальным является разработка новых методов тектонофизического моделирования процессов формирования реологически неоднородной земной коры, позволяю -щей на количественном уровне реконструировать геодинамические режимы докембрия в случае многоярусных внутрикоровых геодинамических систем.

Основной целью работы является расширение возможности применения тектонофизического моделирования с использованием математического моделирования для решения фундаментальной проблемы раннего докембрия - реконструкции геодинамических режимов, ответственных за формирование континентальной земной коры и определяющих как её состав и строение, так и направленность глубинных процессов магмагенерации и метаморфизма. Главной задачей работы явилось выполнение тектонофизического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формировании земной коры северо-востока Балтийского щита. В качестве опорного объекта для моделирования выбрана Кольская рифтогенно-коллизионная система, охватывающая исследуемый регион и определяющая по сути особенности формирования докембрийской земной коры. Для реализации поставленной цели было выделено в качестве основных решение следующих задач: разработать методический подход к выполнению палеогеодинамических реконструкций, позволяющий осуществить переход с глобального на региональный уровень и решать задачи внутрикоровой геодинамики в случае реологически расслоенных сред; разработать принципиальную схему динамических процессов, развивавшихся в северо-восточной части Балтийского щита при формировании раннепротерозойской земной коры; определить

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ

библиотека

установившийся тип тектоно-магматической активности в северовосточной части Балтийского щита на период раннего протерозоя и выделить ведущий механизм формирования главных геологических и тектонических структур региона; получить количественные оценки раннепротерозойского плюм-литосферного взаимодействия в северовосточной части Балтийского щита; разработать количественные геодинамические модели формирования главных структурных элементов Кольской рифтогенно-коллизионной системы; охарактеризовать эволюцию коровых астеносферно-террейновых ансамблей Балтийского щита и дать количественную оценку параметров геодинамических режимов, установившихся при формировании докембрийской земной коры; разработать комплекс программ для ЭВМ в целях решения поставленных выше задач.

Научная новизна работы состоит в следующем.

1) Разработана методика тектонофизического моделирования процессов формирования реологически неоднородной земной коры, которая впервые позволила на количественном уровне реконструировать геодинамические режимы докембрия северо-восточной части Балтийского щита.

2) Впервые на количественном уровне дана оценка физико-механических параметров коллизии коровых блоков, при которых выдерживались условия высокотемпературного и высокобарического метаморфизма в зоне коллизионного шва, а тектоническое скучивание в коре не сопровождалось проявлениями орогенеза и компенсировалось латеральными массопотоками во внутрикоровой астенолинзе.

3) Впервые количественно оценены масштабы влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообразования в коллизионный период. Построены численные модели распределения температур по временным срезам в пределах развития Кольской риф-тогенно-коллизионной системы и выявлено, что дополнительный локальный разогрев среднего и верхнего уровней коры обеспечивает как повышение степени метаморфизма на 1 -2 ступени, так и генерацию в коре кислых магм.

4) Впервые предложена и обоснована модель развития динамических процессов в раннем протерозое региона, при которой одним из ведущих механизмов формирования главных геологических и тектонических структур был подъём мантийного плюма в виде бегущей волны с винтовым вращением около вертикальной оси, активно взаимодействующий с породами литосферы и обуславливающий проявление обширного спектра тектоно-магматических процессов в земной коре.

5) Впервые количественно оценены параметры мантийного плюма, регулировавшего геодинамику северо-восточной части Балтийского щита в раннем протерозое, и впервые построена схема его взаимодействия с литосферой, обуславливающего как массовое внедрение ран-непротерозойских расслоенных базит-ультрабазитовых интрузий, так и сложную тектонику региона.

6) Впервые разработана геодинамическая модель эволюции пограничной зоны Кольского и Беломорского мегаблоков (зона коллизионного шва) и реконструированы геодинамические режимы становления Лапландского гранулитового пояса в виде внутрикоровой обдукционной структуры.

7) Впервые показано, что на фоне общего сжатия региона в пределах жёстких коровых мегаблоков при наличие их зубчатого сочленения друг с другом могут одновременно развиваться локальные зоны сжатия и растяжения сложной конфигурации. Объяснён механизм синхронного формирования Печенгско-Варзугской палеорифтогенной системы и Лапландского гранулитового пояса как комплементарных поясов растяжения и сжатия внутри литосферной плиты с корой континентального типа.

8) Впервые даны количественные оценки пространственным и динамическим соотношениям эволюции структурных элементов Кольской рифтогенно-коллизионной системы как комплементарных структур над головной частью вихревого мантийного плюма и впервые представлена в обобщённом виде картина нелинейного развития коро-астеносферной системы в литосферном блоке.

Практическая значимость работы. Разработанная методика тектонофизического моделирования позволяет подняться на более высокий качественный уровень в создании адекватных и строго количественных моделей процессов формирования древней континентальной коры и реконструировать геодинамические режимы, что является фундаментальной проблемой докембрия. Выполненные исследования выявили принципиально новые особенности механизмов формирования земной коры, что позволяет пересмотреть некоторые существующие представления о процессах формирования земной коры северовосточной части Балтийского щита. Разработанные методы и численные алгоритмы позволяют оперативно проводить интерпретацию современных геолого-геофизических данных и создавать геодинамические модели формирования земной коры континентального типа в целях выявления генетической взаимосвязи возникающих геодинамических обстановок и процессов образования - преобразования пород и руд в пределах древних щитов.

Исходный материал. При выполнении диссертационной работы использовались материалы ЦККГЭ ПГО "Севзапгеология" (карты изолиний поля ^ масштаба 1:500000 и 1:50000, результаты карти-ровочного бурения), ГП ЭГГИ (результаты сейсморазведочных исследований МОГТ в Лапландско-Печенгском районе, геологическая карта Лапландского гранулитового пояса), геологические карты северовосточной части Балтийского щита, выполненные Геологическим институтом КНЦ РАН. Кроме того был использован литературный материал о петрофизических свойствах пород северо-восточной части Балтийского щита и о результатах сейсморазведочных работ, выполненных в регионе.

Личный вклад автора определяется тем, что постановка задач тектонофизического моделирования и разработка геодинамических моделей формирования земной коры северо-востока Балтийского щита принадлежит автору диссертации, также как и получение теоретических, методических и практических результатов. Материалы, послужившие основой диссертации, собраны лично автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ по плановой тематике Геологического института КНЦ РАН и выполнения договоров о содружестве с ПГО "Севзапгеология", а также в ходе исследований, выполняемых при поддержке РФФИ.

Апробация работы. Результаты работ, представленные в диссертации, докладывались на различных совещаниях, конференциях, симпозиумах, среди которых следует выделить: международные геологические конгрессы - Китай, 1996 и Бразилия, 2000; конференции Европейского геофизического сообщества - Вена, 1997, Ницца, 1998; симпозиумы 'Математические методы в геологии' - Прага, 1997, 1999, София, 1998, Берлин, 2002 и Портсмут, 2003; международная конференция 'Ранний докембрий: генезис и эволюция континентальной коры (геодинамика, петрология, геохронология, региональная геология)'

- Москва, 1999; международная научная конференция им. Л.П. Зо-неншайна - Москва, 2001; международная конференция Европейского союза геологических наук - Страсбург, 2001; Булашевическис чтения

- Екатеринбург, 2001; геофизические чтения им. В.В. Федынского -Москва, 2000, 2001; научная конференция, посвященная 10-ию РФФИ

- Москва, 2002; международная научная конференция, посвященная 50-кю Геологического института КНЦ РАН - Апатшы, 2002.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 68 работах.

Структура и объём. Диссертация общим объёмом 269 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 279 наименования и включает 49 рисунков и одну таблицу.

Работа выполнена в Геологическом институте Кольского научного центра Российской Академии Наук.

Благодарности. Автор выражает особую благодарность и признательность акад. Ф.П. Митрофанову и А.Н. Виноградову, без помощи и поддержки которых выполнение данной работы было бы невозможным. Автор глубоко признателен акад. В.Н. Страхову и акад. Г.С. Голицину, консультации которых и ценные рекомендации способствовали выполнению исследований по теме диссертации. Автор также выражает благодарность своим коллегам В.Р. Ветрину, В.И. Пожиленко, А.А. Предовскому, В.Ф. Смолькину, А.С. Егорову, В.А Поляковой, Ю.Т. Рисположенскому, А.А. Иванову, Н.Е. Козлову, В.П. Петрову, МИ. Дубровскому, Н.В. Шарову, С.Н. Савченко, Ю.А. Балашову за полезное обсуждение результатов и конструктивную критику. Автор признателен В.Е. Рявкину, Н.В. Кукушкиной и Г.А. Пятов-ской за оказанную помощь в оформлении работы. Всем коллегам, чья доброжелательная критика и постоянный живой интерес к поискам автора создавали благоприятную творческую обстановку, - искренняя авторская благодарность.

Защищаемы положения

1) Выполненное моделирование выявило, что при определённых соотношениях параметров геодинамического процесса эффект возвратных течений, проявляющийся при поддвигахмегаблоков в пластичных зонах, обуславливает возникновение гчубинных латеральных массо-потоков внутри коры, определяющих распределение температурных аномалий и скалывающих напряжений. Выявленный эффект возвратных течений открывает новые возможности для оценки условий и характера процессов вязкого внутрикорового течения в коллизионный период.

2) Объяснено возникновение и оценены масштабы гипердавлений в пластичных зонах, возникающих на стыкахмегабоков при поддвиге. Численное моделирование показало, что во время поддвига мегаблока с незначительным углом наклона его дневной поверхности в пластичных зонах возникают высокие давления при сравнительно медленном движении.

3) Установлено, что при незначительных поддвигахмегаблоков в им-пульсномрежиме и попеременной направленности со скоростью 0.5-3 си/год в пластичных зонах в основании и на стыках геоблоков возникали аномальные гипердавления, кратковременно превышающие

8-50 кбар, а также создавались замкнутые латеральные массопото-ки, вызывающие эрозию гранитно-метаморфического слоя в основании коровых блоков и по всей вертикальной зоне их контакта. Геодинамический редким, установившийся при формировании Лапландского гранулитового пояса, обеспечивал выдвижение обдукционных пакетов из гранулит-базитового слоя коры в гранитно-метаморфический и затягивание вниз пород верхнего яруса коры, а также латеральное перераспределение гранитоидных анатектиче-скихрасплавов из коллизионного шва в тыловые зоны и трансформные разломы.

4) Мантийный плюм, регулировавший проявленияраннепротерозой-ского базит-ультрабазитового магматизма в северо-восточной части Балтийского щита, поднимался с глубины 220-240 км со скоростью 7-8 см/год при одновременном вращении его головной части со скоростью 2-3 см/год и конвективных течениях в канале плюма со скоростью 0.2 см/год. Заключение основано на результатах выполненного математического моделирования параметров плюма по его геологическим проявлениям с привязкой к геохронологическим данным.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ_

Во введении даётся оценка степени адекватного соответствия выполненных ранее палеореконструкций геодинамических режимов, ответственных за формирование земной коры северо-восточной части Балтийского щита, как с новыми данными о природе и особенностях проявления магматических и метаморфических процессов раннего протерозоя Кольского региона, так и с результатами геохронологических исследований. Обосновывается актуальность диссертационной работы, формулируются цели и задачи проводимых исследований, излагается новизна работы.

В первой главе приводятся данные об изученности глубинного строения земной коры северо-восточной части Балтийского щита. Даётся краткий геологический очерк и характеристика основных тектонических структур региона, приводятся петрофизические характеристики пород и результаты геофизических исследований относительно глубинного строения региона, а также освящается эволюция взглядов на докембрийскую историю региона.

В пределах северо-востока Балтийского щита представлен почти полный набор раннедокембрийских комплексов, которые испытали

неоднократное воздействие метаморфических и магматических процессов и превратились в уникальную систему тектонических структур. Выделяются наиболее крупные архейские мегаблоки - Мурманский, Кольский, Беломорский и Карельский, разделённые глубинными разломами, и раннепротерозойские мобильные пояса - Лапландский гра-нулитовый и Печенгско-Варзугский рифтогенный, которые в свою очередь подразделяются на более мелкие блоки, зоны, отдельные структуры (рис.1). Перечисленные мегаблоки и мобильные пояса образуют систему тектонических структур раннепротерозойского возраста - Кольскую рифтогенно-коллизионную систему, представляющую собой сложную структуру в виде триады сопряжённых зон сжатия и растяжения с продолжительной длительностью развития.

Рис. 1 .Схема блокового строения северо-восточной части Балтийского щита.

Палеозой. 1 - щелочные интрузивы; 2 - платформенный чехол, 3 - каледониды Норвегии. 4 - осадочные формации позднего протерозоя Ранний протерозой 5 - гранитные плутоны; 6 - массивы основных и ультраосновных пород. Осадочно - вулканогенные комплексы. 7 - свекофенниды, 8 -карелиды. 9 - Лапландский гранулитовый пояс, 10 -пояс Печенга- Имандра -Варзуга, 11 - гранито-гнейсовый фундамент протерозойскихструктур, 12 - расположение Кольской сверхглубокой скважины, 13 - геологические границы (а -граница щита, б - границы подчиненных структур), 14 - разрывные нарушения (а - разломы неопределенного характера, б - сдвиги, в - надвиги).

В пределах исследуемого региона выделена раннепротерозойс-

Ш/ &Ш:»Е2< ЕЕЬЕЗ« Ешьеа«

кая магматическая провинция кремнезёмистых высокомагнезиальных пород (Шарков и др., 1997), образованная вулканогенно-осадочными комплексами, роями даек и крупными расслоенными интрузивами основного-ультраосновного состава. Выделяются две основные группы интрузий (Alapieti, 1982; Huhma et э1., 1986, 1990; Tolstikhin et э1., 1992; Balashov & о1., 1993; Amelin & О1., 1995, 1996; Bayanova, Smolkin, 1996; Баянова и др., 2002): более ранняя (северное обрамление Пе-ченгско-Варзугского пояса) - г. Генеральская, Монча, Фёдорово-Панская (2507-2452 млн. лет); более поздняя (Финско-Карельская) -Кеми, Пеникат, Койлисмаа комплекс, Бураковская, Олангский комплекс (2445-2390 млн. лет). Между этими группами массивов наблюдается разрыв в 50 млн. лет. Анализ имеющихся данных (геохимические особенности и изотопные характеристики) позволяет полагать, что раннепротерозойские расслоенные интрузии, дайки габбро-норитов и вулканиты имеют единый мантийный источник (Толстихин и др., 1991; Смолькин, 1996; Самсонов и др., 1996; Митрофанов и др., 1997). Синхронность проявления расслоенных интрузий в пределах трёх мегаблоков (Кольский, Беломорский, Карельский) может рассматриваться как свидетельство существования в раннем протерозое огромной мантийной неоднородности, связанной с подъёмом плюма.

Лапландский гранулитовый пояс расположен в зоне сочленения Беломорского и Кольского мегаблоков. В пределах пояса наблюдается сложное строение коры: тектоническое скучивание нижнекоровых и супракрустальных пород при большом объёме гранулитов и базитов. Основные черты структуры пояса были сформированы на свекофенн-ском этапе карельского тектогенеза. По геофизическим данным установлено, что гранулиты слагают линзово-чешуйчатые пакеты тектонических покровов, перекрывающие край Беломорского мегаблока. Одна часть пластин гранулитового комплекса сложена основными гранули-тами (инфракрустальные образования нижней коры, магматические комплексы архея - протерозоя), другая - кислыми гранулитами (предположительно супракрустальные комплексы архея и/или раннего протерозоя). Сейсмопрофилирование показало, что под гранулитовыми пакетами прослеживаются волноводы и относительно изотропные линзы, которые можно интерпретировать как реликты консолидированных очагов палингенно-анатектических магм.

Не смотря на большой объём выполненных геолого-геофизических работ среди геологов до сих пор существуют альтернативные точки зрения о механизме формирования Лапландского гранулитового пояса (Жданов, 1966; Беляев, 1971; Прияткина, Шарков, 1979; Терехов, 1982; Богданова и др., 1992; Buyanov et о!., 1995; Ко:гЬэт etal.,

1995; Перчук и др., 1999; Балаганский, 2002), находящиеся в определённой зависимости от принимаемой авторами модели генезиса и эволюции структуры. При этом взгляды на проблему первичной природы лапландских гранулитов разделяются следующим образом: (а) первоначально это был поднятый на поверхность блок гранулит-базитового слоя земной коры; (б) гранулиты представляют собой метаморфизо-ванный осадочно-вулканогенный комплекс. Всеми признаётся, что в последующие эпохи структура подверглась существенной тектонической переработке. Но многим аспектам строения, состава и возраста пород, их происхождения и формирования Лапландского гранулито-вого пояса в целом, общепризнанные представления отсутствуют (МегЛатеп, 1976; Виноградов и др., 1980; Козлов и др., 1990; Bogda-тэта, Yefimov, 1993). Вопрос о механизме вывода на поверхность плотных нижнекоровых пород при формировании гранулитового пояса остаётся открытым. Не объяснён механизм формирования такой крупной коллизионной структуры как Кольская рифтогенно-коллизионная система без орогенеза, так как в зоне коллизионного шва фиксируется полное отсутствие следов проявления горообразования и характерных для горных стран молассовых формаций (Мйго-fanovetal., 1995).

Печенгско-Варзугский пояс расположен в пределах Кольского мегаблока и выполнен осадочно-вулканогенными и интрузивными образованиями ран непротерозойского времени (Загородный, Радчен-ко, 1983). Внутреннее строение Печенгско-Варзугского пояса неоднородное. Согласно существующим представлениям (Магматизм. . . . . 1995; Смолькин, 1996), Печенгско-Варзугский пояс является крупной и долгоживущей внутриконтинентальной палеорифтогенной системой, заложенной на гетерогенном архейском фундаменте в результате подъёма крупной астенолинзы и обширного сводообразования и развивающейся более 700 млн. лет. Она включает в себя приразломные, мульдо- и грабенообразные впадины, разделяющие их поднятия и зоны тектоно-магматической активизации архейского фундамента. Согласно геохронологическим данным (Митрофанов и др., 1997; Баянова и др., 2002) развитие Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Варзугской структуры происходило по времени одновременно, но остаётся необъяснимой синхронность образования структур сжатия и растяжения в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы и синхронность формирования соответствующих магматических и метаморфических формаций. Не установлен характер пространственных и динамических соотношений при формировании гранулитового пояса и палеорифтогенной системы.

Петрофизические характеристики пород региона, отражающие плотность и намагниченность, наиболее полно представлены в работах (Дортман, 1976; Петрофизическая характеристика ..., 1976; Петроп-лотностная ..., 1977; Петромагнитная ..., 1977; Дортман, Магид, 1980; Петрофизика ..., 1982; Кольская сверхглубокая, 1984; Дортман, Смыслов, 1986; Петрофизика, 1992; Кольская сверхглубокая ..., 1998). Имеющиеся сведения по другим физическим параметрам пород носят отрывочный характер и касаются отдельных районов и геологических объектов и представлены по совокупности данных Мельникова Н.В., Ржевского В.В., Протодьяконова М.М., Ильницкой Е.И., Тедер Р.И. и др. (Справочник..., 1975; Кольская сверхглубокая, 1984).

Наибольшим распространением на северо-востоке Балтийского щита пользуются гнейсовые толщи (средние значения плотности - 2.72.75 т/м диапазон изменения намагниченности - 0-3000 мА/м) и гра-нитоиды (средние значения плотности - 2.58-2.70 т/м3, намагниченность - не выше 1 ООмА/м) различного возраста и генезиса. Значительно меньшую площадь занимают осадочно-вулканогенные толщи протерозоя: различные кристаллические сланцы, конгломераты, песчаники и туфы характеризуются относительно невысокой плотностью 2.602.75 т/м3; диабазы, метадиабазы, пикритовые порфириты - 2.80-3.10 т/м3; габбро - 2.90-3.10 т/м3; гипербазиты серпентинизированные -2.70-2.90 т/м3; намагниченность сланцев и осадочных толщ - слабая, вулканитов и туфов - различная. Средневзвешенная плотность дифференцированных базит-гипербазитовых массивов в зависимости от соотношения дифференциатов колеблется в пределах 3.00-3.20 т/м3. Для Кольского полуострова характерны следующие усреднённые значения коэффициента Пуассона и модуля Юнга [Справочник ..., 1975; Управление..., 1996]: //=0.25 и £=5104 MITa.

Осреднённые значения теплопроводности и удельной теплоёмкости С для некоторых групп пород, влияние которых необходимо учитывать при термодинамических расчётах, имеют вид (Кольская сверхглубокая, 1984): амфиболит - Х- 2.88 Вт/м°С, ср- 0.70

кДж/кг°С; основные гранулиты - А- 2.63 Вт/м°С, Ср- 0.72 кДж/кг °С; кислые гранулиты - Я= 2.43 Вт/м °С, Ср = 0.67 кДж/кг°С; нижнекоровые породы -А- 3.07 Вт/м °С, ср- 0.72 кДж/кг °С; породы средней коры - А- 2.69Вт/м °С, Ср= 0.71 кДж/кг°С. В целом для коры осреднённые оценки Л и ср принимают значения - Я-2.94

Вт/м °С и ср = 0.72 кДж/кг-°С. В среднем коэффициент температуропроводности для пород земной коры северо-восточной части Балтийского щита можно оценить как а = 1.26 • 10"6 м3/с (Кольская сверхглубокая, 1984).

Остальные константы, используемые в расчётах при описании физических свойств пород нижней коры и верхней мантии по литературным источникам оцениваются следующим образом: для пород нижнекорового слоя - q = 0.5 мкВт/м3 и 7] = 1020Па ■ с (Лобковский, 1988; Lobkovsky, Kerchman, 1991); для верхней мантии -H = 2-10lV/c (McKenzie et al., 1974), /? = 3.7г/см3 (McKenzie et al., 1974), // = vp = 7.4 1О20 Пас, g = 980cM/c2, а = 2 • 10"51/°C (McKenzie et al., 1974), a = 10"6 м2/с (Жарков, 1983), C/J = 1.2-103 Дж/кг °С (McKenzie et al., 1974), X = 4.44 Вт/м °С (Жарков, 1983).

При изучении глубинного строения северо-востока Балтийского щита использовались сочетания точечных сейсмических наблюдений по площади и опорных профилей ГСЗ с регистрацией волн как от сейсмических взрывов, так и промвзрывов в карьерах. Был отработан ряд профилей МОВ-ОГТ. Земная кора по сейсмическим данным представляет собой мозаично-неоднородную среду (Шаров и др., 1997). Выделяются непротяжённые фрагменты субгоризонтальных или слобонаклонных отражающих границ. При этом в разрезе наблюдаются крутонаклонные сейсмические границы, постепенно выпола-живающиеся на глубине 12-15 км. Наиболее выразительно проявились в сейсмических разрезах Лапландский гранулитовый пояс и Печенг-ская структура. На глубинах 15-45 км наблюдаются, в основном, горизонтальные поверхности отражающих площадок, которые фиксируют слоистость коры, в пределах которой не обнаружено выдержанных субгоризонтальных сейсмических границ.

Наиболее выдержанную сейсмическую границу на Балтийском щите представляет собой поверхность Мохоровичича, которая в исследуемом регионе отмечается на глубине 39-42 км (Сейсмогеологи-ческая ..., 1998). В современном рельефе границы М и неоднородно-стях глубоких частей коры находят отражение лишь наиболее крупные структурные элементы: границы основных геотектонических провинций, реже границы тектонических зон. Анализ сейсмических материалов по верхней мантии Балтийского щита показал, что характерной особенностью мантии является её слоистое строение.

Главные геологические особенности северо-восточной части Балтийского щита были определены к концу 60-х годов на базе

геосинклинальных моделей. Спустя некоторое время для анализа ран-непротерозойских структур щита была показана возможность использования рифтогенных моделей (Милановский, 1976; Загородный, Рад-ченко, 1983), режим развития которых носил субплатформенный характер. Позднее, по результатам исследований геохимических особенностей вулканогенных образований, вскрытых скважиной СГ-3, в истории развития Печенгской структуры был выделен океанически-рифтогенный этап (Кременецкий, Овчинников, 1983). В последующие годы были получены не только дополнительные подтверждения риф-тогенной природы Печенгско-Варзугского пояса (Эндогенные ..., 1991), но и была предложена модель (Магматизм,..., 1995; Смолькин, 1997), согласно которой Печенгско-Варзугский пояс интерпретируется как сложнопостроенная рифтогенная система, заложенная на архейской коре континентатьного типа.

Был предложен также ряд альтернативных геодинамических моделей, базирующихся на концепции плейт-тектоники или её комбинации с элементами рифтогенеза (Barbey et al., 1984; Berthelsen, Marker, 1986; Melezhik, Start, 1994; Минц и др., 1996). При составлении геодинамическнх схем использовался и террейновый анализ (Ба-лаганский, 2002), в основе которого также заложено использование концепции мобилизма, допускающей крупные горизонтальные перемещения отдельных блоков земной коры и литосферы в самых различных направлениях. Одновременно была выдвинута концепция развития "Кольского глубинного коллизиона" - концепция длительного пульсационного развития Кольской глубинной коллизионной структуры (Mitrofanov et al., 1995; Митрофанов и др., 1997), основывающаяся на детальных исследованиях Печенгско - Варзугской палео-рифтогенной системы и смежного с ней Лапландского гранулитового пояса. В концепции намечена общая схема геодинамических процессов в палеопротерозое, а главная роль в палеопротерозойском текто-генезе северо-востока Балтийского щита отводится внутриконтинен-тальному рифтингу и внутрикоровой обдукции. Развитие этих процессов приводило к формированию рифтогенно-коллизионной триады сопряжённых зон сжатия и растяжения - триады взаимосвязанных геодинамических элементов в ранге структурно-формационных зон.

Модель развития Кольского коллизиона не вступает в противоречие с геолого-петрологическими и изотопно-геохимическими данными. Ни одна из предложенных мобилистских геодинамических моделей не обеспечивает адекватного соответствия ни с новыми данными о природе и особенностях проявления магматических и метаморфических процессов раннего протерозоя Кольского региона

(Эндогенные режимы ..., 1991; Смолькин. 1997; Петров, 1999), ни с результатами геохронологических исследований (Митрофанов и др., 1997; Баянова и др., 2002). Все проводимые ранее попытки описать региональные процессы северо-востока Балтийского щита, оставаясь на позиции концепции тектоники плит, не дали удовлетворительных результатов для решения задач внутрикоровой геодинамики.

Во второй главе освящается состояние проблемы тектонофи-зического моделирования при интерпретации геолого-геофизических данных, приводится обзор существующих методов и подходов в области тектонофизического моделирования при разработке геодинамических моделей формирования земной коры.

На начальном этапе развития тектонофизики преимущественно применялись экспериментальные методы тектонофизического моделирования на базе геолого-структурных наблюдений (Гзовский, 1958). На тот период наиболее актуальными являлись задачи изучения процессов образования складок и разрывов. Со временем круг задач, решаемых тектонофизическими методами в лабораторных условиях, расширился. В настоящее время методы физического моделирования используются в целях объяснения как глобальных особенностей развития тектоносферы, так и последовательности геологических событий на региональном уровне. Среди работ такого плана интерес вызывает работа (Ромашов, 2003), в которой предложен вариант общей модели развития Земли, включающей объединение гипотез контракции и расширяющейся Земли.

Тектонофизическая интерпретация геологических данных с использованием численного моделирования, в первую очередь, была традиционно связана с моделированием процессов формирования земной коры с помощью представлений физики и механики сплошных сред. Данный подход включает в себя, в основном, изучение полей напряжений в массивах горных пород на различных стадиях разведки и освоения месторождений. Также он используется для оценки напряжённого состояния коры и литосферы в целом и для тектонодинами-ческого анализа новейших полей тектонических напряжений и деформаций. В выполняемых исследованиях очень часто даётся только качественная оценка (характеристика полей напряжений) о современном состоянии тектоносферы,. на основании которой невозможно выполнять реконструкции геодинамических режимов, ответственных за формирование земной коры в прошлые геологические эпохи.

За последние 20 лет был опубликован огромный объём фактических данных о строении и свойствах коры и мантии Земли. Появились работы (Kirby, 1983; Жарков, 1983; Ranalli, Murphy, 1987; Теркот,

Шуберт, 1985; Артюшков, 1993: Ranalli, 1997; Conrad, Molnar, 1997), где рассматриваются основные закономерности и физические механизмы тектонических движений и приводятся основные реологические характеристики литосферы. Появились работы, описывающие физические модели глобальной (планетарной) эволюции Земли (Сорохтин, 1974; Ушаков, 1974; Монин, 1977; Геодинамика, 1979; Кеонджян, Мо-нин, 1975; Кеонджян, 1980; Сорохтин, Ушаков, 1991), утверждающие, что адекватное описание геологического развития Земли вполне можно выполнить, пользуясь сравнительно простой физической моделью глобальных процессов. Публикуются работы, в которых на примере конкретных регионов активно используется численное моделирование при построении моделей эволюции континентальной литосферы (Kruse et al., 1991; Lowe, Ranalli, 1993; Zeyen, Fernandez, 1994; Lamontagne, Ranalli, 1996; Genser et al.,, 1996; Парфенюк, Марешаль, 1993, 1998; Магницкий и др., 1998; Романюк, Ребецкий, 2000). Перечисленные работы различаются между собой как по содержанию и по концептуальной основе, так и по уровню математического анализа.

С проникновением в науки о Земле методов синергетики всё чаще рассматриваются вопросы самоорганизации, саморазвития геологических структур для выявления конкретных механизмов, управляющих эволюцией верхних оболочек Земли. Делаются попытки изучит процессы самоорганизации в тектонике с позиции геодинамической модели адвекции (Гончаров, 1988, 1993; Шолпо, 1994, 1996, 2004), допускающей, что изменения термодинамических условий среды могут обусловить активную реакцию горных пород, которая может возникать на различных уровнях тектоносферы.

При тектонофизическом моделировании активно используются идеи тектоники плит (Wilson, 1965; McKenzie, Parker, 1967; Le Pichon, 1968). Попытки описать региональные процессы, оставаясь в рамках классической теории тектоники плит, приводили к заметным противоречиям. Концепция тектонической расслоенности литосферы (Пейве, 1967, 1980; Пущаровский, 1980; Пейве и др., 1983; Трифонов, 1983, 1987) долгое время противопоставлялась тектонике плит и рассматривалась некоторыми учёными как её альтернатива. Концепция двухъярусной тектоники плит (Лобковский, 1988), которая рассматривается как обобщение и дальнейшее развитие классической теории тектоники литосферных плит, использует уже представления о расслоенности литосферы и на передний план при исследованиях выдвигаются задачи количественного описания конкретных процессов, происходящих в масштабах континентальной коры, включая подкоровую мантийную

литосферу.

Особый интерес вызывает подход, основанный на сочетании тектоники плит и тектоники плюмов (Добрецов, Кирдяшкин, 1994; Магиуата, 1994; Бикао et а1., 1994) - плюм-тектоника, которая позволяет судить об эволюции глубинных оболочек и пытается объяснить общую направленность и цикличность в развитии Земли. В настоящее время начала создаваться новая тектоническая теория - теория плавающих континентов (Трубицын, Рыков, 1999, 2000), которая в отличие от тектоники плит является динамической, поскольку основана на расчёте сил взаимодействия между континентами и мантией. Данная теория дополняет тектонику литосферных плит включением тепловых и механических взаимодействий движущихся континентов с мантией, с океанической литосферой и между собой, но никоим образом не освещает внутриплитные и внутрикоровые процессы.

Отдавая должное выполняемым исследованиям в перечисленных выше направлениях, необходимо признать, что они, в основном, не освящают внутрикоровые процессы. Сложность внутреннего строения земной коры континентального типа и её многоярусность не позволяют исследователям, использующим стандартные подходы, выполнять на количественном уровне непротиворечивые реконструкции геодинамических режимов. Следовательно, необходимо развивать новый подход к выполнению палеогеодинамических реконструкций, позволяющий решать задачи внутрикоровой геодинамики.

Глава 3 представляет разработанную автором методику текто-нофизического моделирования процессов формирования континентальной коры, в основе которой заложено тектонофизического обоснования возможных геодинамических обстановок. Освещаются основные вычислительные звенья методических разработок.

Схема динамических процессов, принятая за основу при моделировании. Выбранная схема динамических процессов, установившихся в регионе при формировании земной коры в раннем протерозое, базируется на имеющихся геологических данных. Земная кора и литосфера в целом рассматриваются как реологически расслоенные среды, которые в конечном итоге образуют многоярусную геодинамическую систему. Допускается, что тип тектоно-магматической активности, установившийся в регионе в раннем протерозое, был внутри-плитный, и одним из ведущих механизмов формирования главных геологических и тектонических структур на северо-востоке Балтийского щита был подъём мантийного плюма и последующее его активное взаимодействие с породами континентальной литосферы.

Принимая во внимание ореол рассеивания расслоенных интрузий базит-ультрабазитов на исследуемой площади с учётом геохронологической последовательности и длительности ран непротерозойского магматизма, а также результаты экспериментальных исследований тепловой и гидродинамической структуры плюмов (Добрецов, Кир-дяшкин, 1994), допускаем, что форма и местоположение выплавляемого канала плюма непрерывно менялись как во времени, так и в пространстве, а канал представлял собой бегущую волну с винтовым вращением около вертикальной оси. В итоге на поверхности земной коры могли образовываться локальные сводовые поднятия, высота и местоположение которых менялись со временем. Одновременно основной фронт тангенциальных напряжений в течение раннего протерозоя был направлен на северо-восток (Загородный, Радченко, 1988). На этом фоне происходило активное взаимодействие мантийного плюма с континентальной литосферой и формировались области растяжения (например, Печенгско-Варзугский пояс) с мантийным магматизмом и области компенсационного сжатия (например, Лапландский гранули-товый пояс) с эндербит-чарнокитовым магматизмом, что в конечном итоге при наличие коровой астенолинзы на стыках Кольского и Беломорского мегаблоков приводило к незначительным горизонтальным перемещениям коровых блоков. Тектоно-магматическая активность при этом могла иметь пульсационный характер.

Построение реологической модели. В целях конкретизации реологической модели, используемой при геодинамическом моделировании, предварительно строится геолого-геофизическая модель глубинного строения региона на базе объёмной плотностной модели, рассчитанной с использованием результатов сейсморазведки. Алгоритмы, которые заложены в программном обеспечении, разработаны в рамках подхода к интерпретации гравитационных данных, использующего линейные трансформации инверсионного типа, и существенным образом обязаны работам В.Н.Страхова и АИ.Кобрунова. При расчётах использовался авторский пакет программ для ЭВМ, апробированный при построении объёмных моделей рудных районов Кольского полуострова. На рис. 2 представлен построенный геолого-геофизический разрез вдоль вибросейсмического профиля 9010. В данном сечении наиболее ярко проявлены особенности глубинного строения Кольской рифтогенно-коллизионной системы.

Выполненные построения позволили проследить продолжение на глубину поверхностных геологических образований и получить сведения о строении среднего и нижнего уровней земной коры региона и определить модель коллизионного шва, который является основ-

ным структурным элементом рифтогенно-коллизионной системы. Из полученных результатов следует, что в строении гранулитового комплекса

ЛАПЛАНДСКИЙ ГРАНУЛИТОВЫЙ ПОЯС (ЛГТ1)

£ _2_ 3 КОЛЬСКИЙ МЕГАБЛОК

{ 1 \/-----у ^ ^ гечЕнгд

Ш1Е32ЭзЕ34ЕЗ^ЕЗбЕ37Ш8П»гак£ап 'Р з>

Рис. 2. Геолого-геофизический разрез вдоль вибросейсмического профиля 9010.

1 - Беломорский комплекс пород; 2 - Кольский комплекс пород; 3 - Кольский комплекс пород в ультраметаморфической зоне; 4 -лейкограниты и гранит-порфиры (посткинематические интрузии); 5 - диориты, плагиограниты (синки-нематические диапир-плутоны); 6 - гранулитовый комплекс; 7 - гранатовые ам -фиболиты; 8 - осадочно-вулкзногенные породы Печенгского палеорифта; 9 -пластичные породы коровой астенолинзы; 10 - основные и ультраосновные интрузии; 11 - разломы.

наблюдаются три основных пакета тектонических пластин, налегающих друг на друга и прослеживающихся до уровня нижней коры. В низах коры выделен пласт более плотных пород, расположенный под гранулитовым комплексом. По всей видимости, это реликт нижнеко-ровой астенолинзы, которая в зоне сочленения Беломорского и Кольского мегаблоков была наиболее ярко выражена. Построенная модель (рис.2) исключает наличие единого подводящего канала для Лапландских гранулитов и Печенгского комплекса. На базе построенного разреза задаётся трёхкомпонентная реологическая модель зоны коллизионного шва, включающая в себя жёсткий ярус верхней коры (смыкающиеся блоки - Беломорский и Кольский), вязкопластичный слой нижней коры и достаточно жёсткую подкоровую часть мантийной литосферы. Нижнекоровый пластичный слой рассматривается как тектонически активный горизонт, где могут возникать зоны пластического течения.

Оценки параметров мантийного плюма по его геологическим проявлениям с привязкой к геохронологическим данным. В качестве исходной модели рассматривается тепловой плюм, являющийся предельным случаем плюма более сложной природы. При расчётах принимаются во внимание результаты экспериментальных исследований (Добрецов, Кирдяшкин, 1994), показавших, что над локальным источником тепла образуется очаг плавления в виде канала или

(а) (7 = — 12

(г-1)

• Б (Голицын, 1980) - средняя ско-

факела, представляющего собой бегущую волну с винтовым вращением около вертикали.

При численном моделировании рассматривается осреднённо-стационарный режим в канале плюма. Для оценки параметров мантийного плюма, регулирующего глобальную геодинамику северовосточной части Балтийского щита, используются следующие формулы:

"1 ю

рость конвективных течений при небольших сверх критических режимах конвекции, где q - удельный тепловой поток с поверхности, 7]

- динамическая вязкость, Н = ср!а$- адиабатический масштаб высоты, г- отношение числа Рэлея к критическому числу Рэлея, \~Nu~1 =1.12-(г-1), Ср- теплоёмкость, ОС - температурный коэффициент объёмного расширения, g - ускорение свободного падения, £) - диаметр канала плюма;

(б) г = 12

Ц-ср Ыи

(Голицын, 1980)— масштаб времени

М/-1

конвективных движений (г = £>/£/) при небольших сверхкритаческих режимах конвекции;

(в) АТ ~ И В

г V'2

Я'У

ка%рср

(Голицын, 1980)- масштаб изменения

температуры, где V - кинематическая вязкость, р - плотность пород;

(г) Аги = (д-П)/(р-ср-аАТ) = (д-0)/(Я-АТ)- коэффициент

теплообмена (число Нуссельта), где Я - коэффициент теплопроводности;

(д) Ыи-0.144-(Яа-Яа^)"4 (Голицын, 1980) - коэффициент теплообмена (число Нуссельта) при не очень больших сверхкритических числах Рэлея;

(е) N = ц■ к- £>2 /4 = 0.1 • я!А■ Я-О2 • АТ*'3(а• • V»"3 (Доб-рецов, Кирдяшкин, 1994)- оценка мощности источника тепла.

По наблюдаемому ореолу рассеивания раннепротерозойских расслоенных интрузий базит-ультрабазитов в северо-восточной части Балтийского щита оценивается диаметр канала плюма в его головной

части в качестве начального приближения, используемого при расчётах. Все расчёты выполняются при условии - Ыи = 2 и Лс1кр = 104.

Моделирование внутрикоровых массопотоков с количественными оценками скорости течения пластичных пород и возникающих давлениях в пластичных зонах. Принятая реологическая модель среды позволяет рассмотреть течение несжимаемой вязкой жидкости в зазоре между двумя движущимися параллельно друг другу жёсткими плоскостями. Для данного течения уравнения Навье-Стокса и уравнение неразрывности имеют вид:

—- = - — яга<1 р + —АУ г ¿¡V V = 0, где V - скорость послой-д1 р р

ного движения пластичных пород; р,Т] - их плотность и вязкость; А - оператор Лапласа; р - литостатическое давление; - напряжённость поля массовых сил. Решение ищется для прямоугольника О <Х<Ь и 0<г<Ь (где Ь < АВ , АВ - ширина зоны стыка геоблоков и Л - мощность слоя пластичных пород) и имеет вид:

У.(*• У) = Т-Ы* - Ц +г(г-И)] + ~г> V,(х,у)=-£-(03• I - *)* •

47} И 2г]

где (7 - продольный градиент давления в зоне сочленения мегаблоков. Вводится функция тока у/ (Ух =-ду//дг, Уг = Эу/!дх), чтобы охарактеризовать структуру течения нижнекоровых пластичных пород. Движения пластичного вещества можно описать уравнениями вида

АО = Р(у = Ар = -О), где число

дх * дг) Т] Ъх

Рейнольдса Ие « 1; СО=то\ V =

дг дх Г) 4Т} И

g = 980 см/с2; р1 - плотность пород коры. Решение имеет вид:

= —+—Лг2 -Я-^х-Ь)-^1 ■ 121] 8/7 477 2А

Из полученных уравнений следует, что динамика движения вещества в пределах астенолинзы, в основном, определяется горизонтальным градиентом аномалий плотности пород верхнего яруса коры. Возникающие при поддвиге в пластичном икжнекоровом слое скалывающие динамические напряжения можно оценить как

и Л & дх ) \дх2 дг\

К заданной реологической модели можно применить положения гидродинамической теории смазки, из которой следует, что характерным свойством течения смазочного вещества в щели между ползуном и опорной поверхностью, образующих между собой малый угол S, является возникновение высоких давлений при сравнительно медленном движении. Основную роль в этом явлении играет наклонное положение одной из стенок относительно другой. Во время коллизии появляется угол наклона дневной поверхности Беломорского мегабло-ка при его поддвиге, который может спровоцировать возникновение повышенных давлений в пластичных зонах в основании и на стыках блоков.

Расчётраспределения температур в земной коре. При коллизии возникает дополнительный разогрев коры за счёт проявление термомеханических эффектов. При моделировании термодинамических условий в земной коре использовалось решение уравнения теплопроводности

рс-{Ыу ЭГ Э7Л = Л-(Э'Г Э'7Л +Ч+Т]В, где В - дис-

Чэ/ х3х+1гдг) сипативная функция, определяющая повышение температуры вследствие выделения тепла при трении, q - теплогенерация, с - удельная

теплоемкость, Л - теплопроводность. В качестве диссипативной функции В для течения пород пластичной зоны используется функция вида (Шлихтинг, 1969):

1а* &) з(а* дг)

Коэффициент теплопроводности Л зависит от температуры и изменяется с увеличением глубины в пределах земной коры - А(Тг) =

(Любимова и др., 1983). При выборе аппроксимационной за-

1+сГ

висимости теплопроводности пород от температуры с учетом экспериментальные данных (Сидоров и др., 1979) и прогнозной оценки состава пород в коре была получена следующая зависимость : до 600° С - Ль =2.94 вт/(м-град), с = 0.0021 (град)"1;

выше 600° С - До =1.32 вт/(м-град), с = - 0.00028 (град)"1.

Для оценки пространственно-временных флуктуации температурного поля, вызванных локальными дополнительными источниками тепла, был разработан алгоритм, использующий аппроксимацию

источников тепла параллелепипедами: г ах/2 ау/2

Т(х,у,г)= а-ДГ-ЛСвдМзИхёуат,

г0 -а„12 -ау12

где (Х=1/Ь2-(6.3 Ь/ДЬ-0.05), АЬ=Ь2-Ь|, Ь - линейные размеры горизонтальной грани модельного параллелепипеда, и Ь2 - глубина кровли и подошвы источника тепла, ах и ау - размеры источника по горизонтали, X - время, А(х,у,2,Ь1,Ь2) - оператор, определяемый формулой для нагретого параллелепипеда, остывающего в пространстве (Гордиенко, 1975).

Моделирование полей напряжений в жёстком коровом блоке. Жёсткий блок рассматривается как упругое тело, подверженное одноосному сжатию, и решается краевая задача в напряжениях. На основании имеющихся геологических данных допускается, что коровые блоки Кольской рифтогенно-коллизионной системы при коллизии, в основном, были подвержены одноосному сжатию равномерно распределёнными усилиями Т с юго-запада и с северо-востока. Рассматриваем верхнюю горизонтальную поверхность модели сплошной среды без разломов. Задаём условие, что тело находится в состоянии равновесия

и компоненты тензора напряжений (7у- в случае плоской задачи удов-

Э<т до\, —

летворяют условиям равновесия —¡1.+— + 0 =0*

Эх ду

| д*7™ [ р Где Рг н 0 - объёмные силы. дх ду *

При численном решении данной краевой задами в напряжениях использовался метод граничных элементов. Задаётся плоская область, ограниченная контуром С, который разбивается на N элементов. Численное решение строится с помощью предварительно полученных аналитических решений для простых сингулярных задач таким образом, чтобы удовлетворить заданным граничным условиям на каждом элементе контура С (Крауч, Старфилд, 1987).

Глава 4 посвящена выполненному тектонофизическому обоснованию возможных геодинамических обстановок, имевших место при формированию раннепротерозойской земной коры северовосточной части Балтийского щита. Приводятся результаты реконструкции геодинамических режимов с последующим построением

геодинамических моделей развития главных структурных элементов Кольской рифтогенно-коллизионной системы.

Рис. 3. Схема плюм - литосферного взаимодействия в северо-восточной части Балтийского щита.

Пояса: ККВП - Карасйок-Куола-Ветренный, ЛГП - Лапландский гранулитовый, ПИВП - Печенга-Имандра-Вэрзугский. Мвгаблоки: Мур - Мурманский, Кол -Кольский, Бел - Беломорский, Кар - Карельский.

Количественные оценки параметров раннепротерозойского плюм-литосферного взаимодействия в северо-восточной части Балтийского щита. Полученные результаты позволяют предполагать, что ранне-протерозойская геодинамика в северо-восточной части Балтийского щита регулировалась вихревым мантийным плюмом (рис.3), зародившимся на глубине 220-240 км, являющимся производным от более мощного мантийного плюма, пришедшего, вероятно, с низов верхней мантии, и оценки его параметров могли определяться следующими величинами: диаметр головной части плюма - 260-280 км и скорость её вращения в горизонтальной плоскости - 2-3 см/год; удельный

тепловой поток с поверхности плюма - q — 20 мВт/м2; перепад

температур между поверхностями теплообмена - AT = 580 — 630 °С; тепловая мощность, передаваемая в вмещающие породы, -N = (2 -г-3) • 105 кВт; размеры источника тепла - £>. =50 км при

вязкости вещества плюма V = 104м2/с и перепаде температур между поверхностью источника тепла и расплавом над ним - 25°С; скорость подъёма плюма - 7-8 см/год и время подъёма - 2 млн. лет; высота выплавляемого канала - 120-140 км; средняя скорость конвективных течений в канале плюма - U » 0.2 см/год.

На протяжении всего периода проявления плюма на поверхности земной коры могли образовываться локальные сводовые поднятия, высота и местоположение которых могли меняться со временем. Происходила импульсная смена режимов растяжения и сжатия. На этом фоне создавались благоприятные условия для локальных поддвигов коровых мегаблоков в импульсном режиме и закладывались системы разрывных нарушений, являющимися каналами для внедрения магматических расплавов с образованием промежуточных очагов. Допускаем, что очаги генерации данных расплавов располагались над головной частью мантийного плюма. Могло иметь место импульсное впрыскивание газов и флюидов, принесённых плюмом из мантии, в вышележащие уровни литосферы, обеспечивая активизацию на различных глубинах очагов генерации различных по степени плавления мантийного субстрата магматических расплавов и последующее пульсацион-ное внедрение расплавов в земную кору. В силу того, что форма и местоположение выплавляемого канала плюма непрерывно менялись в пространстве, процесс затвердевания расслоенных интрузивов неоднократно прерывался внедрениями в магматическую камеру новых порций свежего расплава из зон магмогенерации и промежуточных магматических очагов. Одновременно возникали различные геодинамические обстановки, обеспечивая одновременность развития структур сжатия и растяжения и формирование соответствующих магматических и метаморфических формаций. Следовательно, структурные элементы Кольской рифтогенно-коллизионной системы могут являться комплементарными структурами, сформировавшимися над головной частью вихревого мантийного плюма.

Количественные оценки физико-механических параметров коч-лизии коровых мегаблоков. Выполненное численное моделирование выявило эффект возвратных течений, проявляющийся при поддвиге коровых мегаблоков в пределах нижнекоровой астенолинзы, расположенной на стыке мегаблоков. Было установлено, что скорость послой-

ного движения пластичных пород и направление их течения находятся в зависимости от скорости и направления подцвига мегаблоков Ув, угла наклона контактной поверхности мегаблоков - @, мощности слоя пластичных пород нижнего яруса коры, мощности слоя пластичных пород, находящихся в зазоре между блоками, скорости вертикальных движений мегаблоков и от градиента продольного давления О в зоне стыка мегаблоков. Наиболее благоприятные условия для усиленного перемешивания нижнекоровых пород на стыке Беломорского и Кольского мегаблоков возникают при динамическом процессе с параметрами: И0=2 см/год, /} = 55° (падение на северо-восток), А= 6 км

(мощность пластичных пород нижнего яруса коры). Соответственно, в течение поддвига мегаблоков происходит закономерное изменение соотношение параметров динамического процесса, сопровождаемое возникновением различных геодинамических обстановок в зоне коллизионного шва.

Эффект возвратных течений проявляется и в слое пластичных пород, находящихся в зазоре между Кольским и Беломорским мегаб-локами. Установлено, что для каждого пласта пластичных пород, находящегося в зазоре между блоками и имеющего определённую мощность, существует своя пороговая скорость подъёма северного крыла Лапландского тектонического шва , ниже которой происходит

преимущественно затягивание пород вниз, а при большей - выжимание вверх. Таким образом, находит объяснение тот факт, что для зоны сочленения Беломорского и Кольского мегаблоков наблюдаются геологические особенности, как характерные для зон субдукции, так и не характерные для них.

Применение гидродинамической теории смазки при моделировании геодинамических явлений в коллизионный период показало, что при поддвиге Беломорского мегаблока в северо-восточном направлении в пределах пластичных пород нижнего яруса коры в зоне стыка мегаблоков могут возникать давления порядка (8 + 50)-102МПа. Следовательно, появляющийся незначительный угол наклона дневной поверхности Беломорского мегаблока (0.5-2°) при его поддвиге в северо-восточном направлении обуславливает возникновение аномальных гипердавлений в пластичных зонах в основании и на стыках геоблоков, кратковременно превышающих литостатическое в 7 раз и более, что способствует подъёму нижнекоровых пород на поверхность.

Условия возникновения латеральныхмассопотоков в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы. При исследованиях было установлено, что при определённых соотношениях

динамического процесса устанавливается геодинамический режим, при котором доминируют латеральные массопотоки в пределах коровой астенолинзы. По результатам моделирования построены по временным срезам численные модели структуры течения нижнекорового пластичного вещества и возникающих при этом касательных напряжений. Скорости послойного течения пластичного нижнекорового вещества и величины касательных напряжений в пластичной зоне при поддвиге мегаблоков в импульсном режиме и при скорости 0.5-3 см/год могли достигать следующих величин: для периода 2.5 млрд. лет назад - 2 см/год и 2-102 МПа; для периода 2.4-2.3 млрд. лет - 6 см/год и 5-Ю2 МПа; для периода 2.2-1.9 млрд. лет - до 20-23 см/год и 14-Ю2 -16102 МПа. Поддвиги мегаблоков могли происходить при попеременной направленности.

Выполненное моделирование показало, что в отличие от статических условий в динамической системе блоков в пластичных зонах возникает сложная картина направлений массопотоков, определяющих распределение температурных аномалий и касательных напряжений. По расчётам за 2-3 млн. лет поддвига уже возникает мозаичная картина вариаций Р-Т параметров по всему разрезу при усиливающейся гетерогенности в верхних уровнях пластичной зоны. Условия для возникновения наибольших по величине гипердавлений и наиболее интенсивных температурных аномалий могли создаваться в пределах коллизионного шва на заключительной стадии коллизии - в интервале 2.2 - 1.9 млрд. лет. Следовательно, в случае реологической расслоенности коры в пределах коллизионной зоны при поддвигах мегаблоков возникают экстремальные условия, которые могут приводить к усложнённой метаморфической зональности как по латерали, так и в вертикальном разрезе, что может порождать мозаичное распределение фаций и такую же картину распределения кливажа и рас-сланцевания. Создающиеся при этом экстремальные условия могли приводить к эрозии гранитно-метаморфического слоя коры, как в основании мегаблоков, так и по всей вертикальной зоне их контакта.

Оценка влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообразования. Выполненное численное моделирование показало, что при поддвиге мегаблоков происходит значительный разогрев пластичных нижнекоровых пород: за 10 млн. лет при отсутствии градиента давления дополнительный разогрев может достичь 150-200°С, а для зоны стыка мегаблоков (зона коллизионного шва), где градиент давления существует, дополнительный разогрев в целом может составить 300-400°С. Расчеты показывают, что в узких зонах температура может достигнуть значений, достаточных для

плавления корового вещества. Таким образом, температурный режим в зоне коллизионного шва будет определяться дополнительно влиянием аномально разогретой коровой астенолинзы, что и подтверждают рассчитанные модели распределения температур по временным срезам в поперечном сечении Кольской рифтогенно-коллизионной системы (рис.4).

а) С>мнй: 2.5 млрд. лет

Бсшморский мегаалок Кольский мегаблок

в) №р>ний мгулнй - калений: 2.2-1.9 млр (. ,|«т

г) Свекофеннский перивд: 1.85-1.75 млрд. лет

Рис.4. Распределение температур в пределахземной коры, рассчитанное для области развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы.

а - предколлизионный период - начальная стадия коллизии, б - главная стадия развития системы, в - заключительная стадия развития системы, г - постколлизионный период.

При моделировании на начальной стадии коллизии (2.5 млрд. лет) за точку отсчёта принималось фоновое распределение температур. На главной стадии коллизии (2.4-2.3 млрд. лет) дополнительный разогрев верхнего и среднего уровней коры по расчетам может составить 50-100°С. В это же время в наиболее холодной и жесткой области возникают протяженные рифтогснныс расколы (Печснгский рифт), способные дренировать мантийные очаги магмогенерации. На заключи-

тельной стадии развития внутрикратонного коллизиона (2.2-1.9 млрд. лет) дополнительный разогрев вышележащих толщ земной коры с учетом аккумуляции тепла под экранирующим пакетом тектонических покровов составляет 100-150°С, что могло создать благоприятные условия для формирования и всплывания плагиогранитных куполов в пределах Кольского мегаблока. Дополнительный разогрев среднего и верхнего уровней коры в постколлизионный период (1.85-1.7 млрд. лет) составляет 150-200°С, что достаточно для сохранения режима гранулитовой фации в низах аллохтона. В то же время прекращение сжатия создавало предпосылки для образования локальных очагов анатектических гранитных магм в пододвигаемом крае Беломорского мегаблока. Внутрикоровой магмогенерации при декомпрессии коллизионной области способствовало массовое высвобождение флюидов, законсервированных при повышенных давлениях в породообразую-щихся минералах (преимущественно в кварце). Снятие гипердавлений в разогретых блоках обеспечило перевод флюидов из кварцевых капсул в межгранулярную перколляционную сеть водно-солевых растворов, что в свою очередь создавало благоприятные условия для активизации палингенно-анатектического выплавления гранитных расплавов в подошве аллохтона. Последующее образование трансформных разломов северо-восточного простирания, пронизывающих резервуары гранитных магм в средней коре, способствовало внедрению субвулканических кварц-порфировых штоков и гипабиссальных лейко-гранитных интрузий в гранулитовом поясе, мезоабиссальных гра-нодиорит-гранитных плутонов в архейском основании Кольского ме-габлока.

Таким образом, из результатов выполненного математического моделирования следует, что при наличии вязко-пластичного слоя в основании сталкивающихся жестких мегаблоков коры масштабы дополнительного термомеханического разогрева нижнего яруса коры в коллизионной зоне вполне достаточны для возникновения локальных температурных аномалий, вызывающих генерацию кислых магм в средней коре и повышение степени метаморфизма на 1-2 ступени в подошве обдукционного пакета.

Характер пространственных и динамических соотношений при формировании Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Варзугской палеорифтогенной системы. Построенная схема внутри-коровых массопотоков, устанавливающаяся в пределах Кольского глубинного коллизиона при формировании поясов растяжение-сжатие (рис.5), показывает, что при поддвиге в северо - восточном направлении под Беломорским мегаблоком течения во внутрикоровой

г I

Беломорским ме; ааюк с; £ Кольский ме1аблок

Рис. 5. Схема внугрикоровых массопотоков в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы.

астенолинзе создавали условия для эрозии низов гранито-гнейсового слоя коры и для погружения его отторженцев в более разогретые нижние зоны вязкопластичного слоя, где они могли подвергнуться селективному подплавлению и лейкократовые выплавки могли перемещаться как в тыловую зону Беломорского мегаблока, обеспечивая формирование в ней полей гранитных пегматитов, так и под край Кольского мегаблока. При этом также могли быть подвержены эрозии низы Кольского мегаблока на контакте с Беломорским с погружением его отторженцев в нижние зоны, а образующиеся лейкокра-товые выплавки могли быть перенесены по направлению к Печенг-ской структуре, где этот восходящий поток на границе с жёстким блоком создавал благоприятные условия для всплывания плагиогранит-ных куполов в гранито-гнейсовой раме и появлению кислых вулканитов и даек в Южно-Печенгской зоне палеорифта. Возникавшие во время коллизии гипердавления в пластичном нижнекоровом слое на стыке мегаблоков способствовали выведению пород с низов коры в верхние горизонты по тектоническому шву.

При перемене направления поддвига на юго-западное также происходила эрозия низов Беломорского мегаблока с переносом материала как в нижние зоны пластичного слоя, так и в тыловую зону мегаблока. При этом в зоне сочленения мегаблоков устанавливалось восходящее противотечение, поддерживавшее нагнетание вязких масс в зазор между блоками и создававшее в нём избыточное давление,

которое способствовало как выталкиванию линз гранулитов из подошвы Кольского мегаблока в верхний этаж коры, так и разрушению Кольского мегаблока по всей вертикальной зоне его контакта с Беломорским. Поступавшие вверх по тектоническому шву отдельными порциями породы из гранулит-базитового слоя коры могли способствовать выталкиванию вверх тех порций пород, которые были выдвинуты ранее. Весь процесс перемещения вещества осуществлялся по "телескопическому" принципу. Выполненные расчёты выявили высокую чувствительность направленности массопереносов в пластичных зонах к вариациям параметров геодинамических режимов. Таким образом, в условиях активного проявления глубинных латеральных мас-сопотоков внутри коры возможно формирование крупной коллизионной структуры без орогенеза: тектоническое скучивание в коре не сопровождается проявлениями тектогенеза и компенсируется латеральными массопотоками во внутрикоровой астенолинзе. Следовательно, формирование Лапландского гранулитового пояса осуществлялось в виде внутрикоровой обдукционной структуры.

Особенности формирования полей напряжений в жёстком ко-ровом блоке при одноосном сжатии. Для оценки влияния конфигура-тивного фактора на локальный геодинамический режим в коллизионной зоне было проведено моделирование полей напряжений в случае одноосного сжатия пограничной зоны коллизиона с учётом реальной конфигурации границы между Беломорским и Кольским мегаблока-ми. Направления сжатия выбирались в соответствии с направлением раздвига Печенгско-Варзугской рифтогенной системы и с направлением общего фронта тектонических напряжений в регионе. Результаты численного моделирования показали, что решение задачи с зубчатыми границами блоков выявляет мозаичную знакопеременную картину распределения напряжений внутри блоков даже при

условии постоянной ориентировки основных сжимающих усилий. В итоге имеем неравномерное распределение напряжений, а также знакопеременный характер их значений. При этом вблизи границ мегаб-лока, имеющих зубчатый вид, распределение напряжений становится более неоднородным и мозаичным.

Моделирование показало, что в пределах Беломорского мегаб-лока при коллизии могли одновременно формироваться поля напряжений, отвечающие принципиально разным геодинамическим обста-новкам: условия сжатия, условия растяжения и статические условия. При незначительном изменении азимута направления сжатия (±20°) могла произойти существенная смена геодинамическнх обстановок,

приводящая к усложнённой метаморфической зональности как по ла-терали, так и в вертикальном разрезе, что могло также порождать мозаичное распределение фаций. Пульсационная смена режимов сжатие-растяжение обусловила развитие брекчиевидного стиля деформаций в пределах Беломорского комплекса и способствовала внедрению огромных масс друзитов возраста 2.45-2.35 млрд. лет: магма из глубинного источника поступала в зону брекчирования небольшими порциями и заполняла полости растяжения. Анализ распределения главных напряжений показал, что в юго-восточной части Беломорского мегаб-лока при одноосном сжатии (азимут 310-350°) формируются поля напряжений, отвечающие условиям растяжения. Последнее могло стимулировать развитие в данном районе предрифтового режима и предопределило в дальнейшем заложение Кандалакшского палеориф-та.

Характер и ориентация рассчитанных главных напряжений свидетельствует о том, что в пределах Мончегорского рудного района благоприятные условия для образования магматической камеры при интрузии магмы и последующего формирования габбро-анортозитового массива Главного хребта создавались при сжатии региона по линии юго-запад - северо-восток с азимутом 310-330°. Изменения азимута направления сжатия с определённой частотой в данных пределах могли способствовать многофазности внедрения пород Мончегорского рудного района. Одновременно, в пределах Беломорского мегаблока на фоне общего сжатия региона могли возникать как зоны повышенного сжатия (превышающие приложенные усилия почти в 2 раза), так и зоны растяжения (превышающие приложенные внешние усилия в 4-7 раз), что могло в свою очередь вызывать одновременное развитие в пределах мегаблока рифтогенных и коллизионных процессов, определяя, таким образом, многообразие проявления процессов складчатости, метаморфизма и магматизма. Следовательно, при палеотектонических реконструкциях зон транстенсии и транс-прессии необходимо принимать во внимание форму контактной поверхности взаимодействующих блоков и учитывать, что как зоны повышенных сжатий, так и зоны растяжения могут возникать синхронно и при одинаковой ориентировке региональных векторов движения. Таким образом, результаты моделирования показали, что на фоне общего сжатия в пределах жёстких коровых блоков могли одновременно развиваться локальные зоны сжатия и растяжения сложной конфигурации. В этих условиях на протяжении более 700 млн. лет синхронно формировались Печенгский проторифт и Лапландский гранулитовый пояс как комплементарные пояса растяжения и сжатия

внутри литосфериой плиты с корой континентального типа.

В главе 5 увязываются в единое целое построенные геодинамические модели формирования главных структурных элементов Кольской рифтогенно-коллизионной системы и приводится разработанная модель развития системы в раннем протерозое. 2.5 млрд. лет назад - начальная стадияразлития. Над головной частью поднимающегося мантийного плюма происходит заложение и развитие различных по размеру и скорости прогибания разобщённых в пространстве тектонических впадин и начинается формирование Печенгско-Варзугского пояса, сопровождаемое массовым внедрением расслоенных интрузий перидотит-пироксенит-габбронорит-анортозитов в северном обрамлении пояса. В зоне стыка Кольского и Беломорского мегаблоков на уровне нижней коры в пластичной зоне устанавливаются латеральные массопотоки при скорости до 2 см/год и при величинах скалывающих динамических напряжений до 2-102 МПа, способствующих разрушению нижнего уровня жёсткого верхнего корового яруса в зоне стыка мегаблоков и определяющие начальный этап формирования Лапландского гранулитового пояса. 2.45 млрд. лет назад.

Головная часть мантийного плюма при своём вращении устанавливается под Карельским мегаблоков и происходит массовое внедрение расслоенных базит-ультрабазитовых интрузий Финско-Карельской группы. Одновременно в пределы Беломорского мегаблока внедрялись многочисленные тела лерцолит-габбронорит-анортозитового состава (друзиты), которые формировались синхронно с тектоническими дислокациями. Аналогичный карельским интрузивам возраст имеют вулканиты в Печенгско-Варзугском поясе и малые дифференцированные интрузии, такие как Островская в Мончегорском рудном районе и Имандровский комплекс. Продолжается формирование Лапландского гранулитового пояса. Дополнительный разогрев верхнего и среднего уровня коры за счёт термомеханических эффектов в зоне коллизионного шва оценивается не выше 50 °С. На уровне нижней коры в пластичной зоне скорости латеральных массопотоков не превышают 4 см/год при величинах скалывающих динамических напряжений до 3.5102 МПа.

2.4 - 2.3 млрд. лет назад - главная стадия развития. В пределах Беломорского мегаблока продолжается внедрение интрузий лерцолит-габбронорит-анортозитового состава (друзиты), формирующихся синхронно с тектоническими дислокациями. Происходит усиленная внутрикоровая эрозия жёсткого яруса коры при скорости послойного течения пластичных масс в см/год и величинах скалы-

РОС. НАЦИОНАЛЬМАя]

библиотека

СПетервург I

О» КО «у <

вающих динамических напряжений до 5-Ю2 МПа. Происходит эрозия гранитно-метаморфического слоя коры как в основании мегаблоков, так и по всей вертикальной зоне их контакта, а скучивание в верхнем уровне коры компенсируется латеральными массопотоками в слое внутрикоровой астенолинзы. Продолжается формирование Лапландского гранулитового пояса в виде внутрикоровой обдукционной структуры. Дополнительный разогрев верхнего и среднего уровней коры в коллизионной зоне может составить 50-100°С, а в узких зонах температуры могут быть выше. В пределах коллизионной зоны формируется усложнённая метаморфическая зональность как по латерали, так и в вертикальном разрезе, что порождает мозаичное распределение фаций и такую же картину кливажа и рассланцевания. В это же время в наиболее холодной и жёсткой области возникают протяжённые риф-тогенные расколы (Печенгский рифт), способные дренировать мантийные очаги магмагенерации. Начинает формироваться Печенгская структура.

2.2 - 1.9 млрд. лет назад - заключительная стадияразвития.

Геохимически обогащенные Бе-Т пикриты и базальты разной щёлочности появились в массовом количестве, формируя вулканогенно-осадочные пояса, рои даек и крупные титаноносные расслоенные интрузии (Гремяха-Вырмес, Елетьозеро и др.). Происходит внедрение безрудных габбро-пироксенитовых и габбро-плагиоверлитовых интрузивов силлового типа в центральной части Имандра-Варзугской структуры и в центральной части Финляндии (Ринкаусваара). Продолжается формирование Лапландского гранулитового пояса в виде внутрикоровой обдукционной структуры. Скорость поддвига коровых мегаблоков увеличивается, создавая благоприятные условия для возникновения гипердавлений в пределах коллизионного шва. Имеет место активная внутрикоровая эрозия жёсткого яруса коры при скорости послойного течения пластичных масс в 20-23 см/год и величинах скалывающих динамических напряжений до 14-Ю2 - 16102 МПа. Создаются наиболее благоприятные условия для погружения отторженцев жёсткого яруса коры в более разогретые нижние зоны вязкопластич-ного слоя, где они могли подвергнутся селективному подплавлению. Дополнительный разогрев вышележащих толщ земной коры составляет 100-150°С. На этом фоне происходит глубокий метаморфизм грану-литовой фации высоких давлений в пределах Лапландского гранули-тового пояса. Создаются благоприятные условия для формирования и всплывания плагиогранитных куполов в пределах Кольского мегабло-ка. Формируются гранитные купола Шуони, Каскельявр. При этом скорость раскрытия рифта возрастала и в наиболее проницаемые его

части (Печенгская структура) поступали расплавы из двух независимых мантийных источников: малоглубинного толеит-базальтового (6090 км) и глубинного ферропикритового (100-120 км). Пульсационная смена режимов растяжение-сжатие в регионе при незначительных вариациях главных направлений поддвигов мегаблоков обеспечило пульсационное одновременное внедрение расплавов из разноглубинных мантийных источников при одновременном формирование промежуточных очагов. В конце периода происходит общее уменьшение мантийной магматической активности и начинается захлопывание Пе-ченгского трога в результате надвиговых движений с юго-запада на северо-восток.

1.85 - 1.7млрд. лет назад- постколлизионный период.

Дополнительный разогрев среднего и верхнего уровней коры в коллизионной зоне составил 150-200°С, что достаточно для сохранения режима гранулитовой фации в низах аллохтона. При прекращении сжатия образуются локальные очаги анатектических гранитных магм в пододвигаемом крае Беломорского мегаблока. Происходит внедрение субвулканических кварц-порфировых штоков и гипабиссальных лей-когранитных интрузий в гранулитовом поясе, мезоабиссальных грано-диорит-гранитных плутонов в архейском основании Кольского мегаб-лока. Одновременно формируются поля гранитных пегматитов в Беломорском мегаблоке и имеет место появление кислых вулканитов и даек в Южно-Печенгской подзоне рифта.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ_

В представленной работе рассмотрены важнейшие аспекты фундаментальной проблемы формирования континентальной коры кристаллических щитов при всём разнообразии как её состава и строения, так и направленности глубинных процессов магмагенерации и возникновения режимов метаморфизма. Основные результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1) Разработаны новые методы и подходы в области тектонофизическо-го моделирования для целей физического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формировании земной коры континентального типа. На базе численного моделирования впервые выполнены палеогеодипамические реконструкции применительно к северо-восточной части Балтийского щита с учётом существующих различий геомеханических свойств разных уровней коры и верхней мантии.

2) Построена модель глубинного строения внутрикратонного коллизионного шва и локализованного в его пределах Лапландского гра-нулитового пояса по геолого-геофизическим данным. Выявлено, что гранулитовый комплекс состоит, по крайней мере из трёх пакетов тектонических пластин, налегающих друг на друга и прослеживающихся до уровня нижней коры. Под гранулитовым покровом в пределах Беломорского мегаблока выделен разуплотнённый гранитный слой. Увеличенная мощность нижней коры даёт основание предполагать, что в коллизионном шве сохранились реликты нижнекоровой астенолинзы с повышенной плотностью пород.

3) Выявлены принципиально новые особенности дополнительного разогрева верхней и средней коры за счёт проявления термомеханических эффектов в пределах коллизионной зоны. При наличии латерального градиента давления в зоне коллизионного шва дополнительный разогрев нижнекоровой астенолинзы составляет 300-400 °С за 10 млн. лет поддвига жёстких коровых блоков. Построенные модели распределения температур в коре по временным срезам в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы показывают, что в зоне коллизионного шва при коллизии возникающие высокотемпературные условия достаточны для формирования температурных аномалий, обеспечивающих повышение степени метаморфизма на 1-2 ступени в подошве пород Лапландского гранулито-вого пояса, а также генерацию локальных очагов анатектических гранитных магм в коре.

5) Создана геодинамическая модель формирования Лапландского гра-нулитового пояса, представляющего собой внутрикоровую обдукци-онную структуру. В этих целях построена численная модель реализации внутрикоровой обдукции и образования крупной коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза: тектоническое скучива

ние в коре компенсируется латеральными массопотоками в слое внут-рикоровой астенолинзы. При незначительных поддвигах мегаблоков в импульсном режиме со скоростью 0.5-3 см/год в пластичных зонах скорость массопотоков могла достигать 20 см/год, а величины скалывающих динамических напряжений - 14 кбар. Возникающий при этом геодинамический режим обеспечивал как выдвижение обдукционных пакетов из гранулит-базитового слоя коры в гранитно-метаморфический, так и затягивание вниз пород верхнего яруса коры, а также латеральное перераспределение гранитоидных анатектических расплавов из коллизионного шва в тыловые зоны и трансформные разломы.

6) Доказана реальность одновременного образования структур сжатия и растяжения в Кольской рифтогенно-коллизионной системе и синхронность формирования соответствующих магматических и метаморфических формаций: Печенгский рифт и Лапландский гранулито-вый пояс развивались синхронно как комплементарные пояса растяжение-сжатие в коре континентального типа. Результаты численного моделирования полей напряжений показали, что на фоне общего сжатия региона в пределах жёстких коровых блоков одновременно могли развиваться как рифтогенные процессы, так и коллизионные. Пульса-ционная смена режимов растяжение-сжатие могла обусловить: (а) заложение и развитие различных по размеру и скорости прогибания разобщённых в пространстве тектонических впадин, формирующих Пе-ченгско-Варзугский рифтогенный пояс; (б) развитие брекчиевидного стиля деформаций в пределах беломорского комплекса и внедрение огромных масс друзитов возраста 2.45-2.35 млрд. лет; (в) многофаз-ность внедрения пород Мончегорского рудного района.

7) Создана взаимоувязанная и согласованная геодинамическая модель формирования Лапландского гранулитового пояса и Пе-ченгско-Варзугской палеорифтогенной системы с детализацией главных структурных элементов рифтогенно-коллизионной системы при их взаимодействии. Построенная модель плюм-литосферного взаимодействия и выполненные расчёты полей напряжений в жёстком ко-ровом блоке доказывают, что на нижнепротерозойском этапе развития рифтогенно-коллизионная система представляла собой единую геодинамическую систему, в которой процессы растяжения и сжатия происходили синхронно и были разнесены в пространстве. Построенная модель внутрикоровых потоков в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы, определяющая характер пространственных и динамических соотношений при одновременном формировании Лапландского гранулитового пояса и Пе-

ченгско-Варзугской структуры, доказывает возможность формирования крупной коллизионной постройки при отсутствии орогенеза: тектоническое скучивание в коре компенсируется латеральными мас-сопотоками в слое внутрикоровой астенолинзы.

СПИСОК ОСНОВНЫХ ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ_

1. Филатова В.Т. Возможный механизм выведения пород нижней части континентальной коры на поверхность в свете концепции двухъярусности тектоники плит // Прикладная геофизика. 1994. ВыпЛЗО.С. 125-131.

2. Филатова В.Т. Геодинамика подъёма нижнекоровых пород при формировании Лапландского грану-литового пояса (Кольский п-ов) // Российский геофизический журнал. 1994. № 3-4. С.41-46.

3. Филатова В.Т. Объёмная модель Мончегорского рудного района на основе гравимагнитных данных // Отечественная геология. 1995. №10. С.65-72.

4. Филатова В.Т. Геодинамические режимы при форми ровании Лапландского гранулитового пояса (Кольский полуостров) // ДАН. 1996. Т.349. № 5. С.682-684.

5. Filatova V.T. Geodynamics of lower-crust rocks uplifting under the conditions of early proterozoic collisional belt (the north-eastern part of the Baltic shield as an example) // 30th International Geological Congress. Abstracts. Beijing. China. 1996. V.I. C.I00.

6. Filatova V.T. The origin and evolution mechanism of some intracontinental riftogenic systems with the Pechenga Varzuga system taken as an example (the north-eastern part of the Baltic shield) // 30th International Geological Congress. Abstracts. Beijing. China. 1996. V.I. C.240.

7. Filatova V.T. Modelling of intracrustal geodynamic processes (the north-eastern part of the Baltic shield as an example)//The Mining Pribram Symposiun 1997. The international section on mathematical methods in geology and the Vl-th international sympo-sium on application of mathematical methods and computers in mining, geology and met-allyrgy. Proceedings volume. MF. The application of mathematical methods and computers in tectonics. Prague, Czech Republic. 1997. P. 15-19.

8. Mitrofanov F.P., Vinogradov A.N., Petrov V.P.,

Filatova V.T. Tectonics, deep structure and thermodynamic history of the Kola-Belomorian intracratonic collisional belt: petrological constraints for geodinamic and geophysical simulations//Annales Geophysicae. 1997. Supplement 1 to Volume 15. P. 19.

9. Filatova V.T., Vinogradov A.N. Modelling of transform lineament with granite- porhpyry magmatism overlapping hyperbaric collisional belt: case of the Lapland granulite in the Baltic Shield //Annales Geophysicae. 1997. Supplement 1 to Volume 15. P.39.

10. Filatova V.T., Petrov V.P., Vinogradov A.N. Evolution

of PT-condition in the Lapland granulite colliosinal belt: petrological records and digital simulations based on the hydrodynamic theory of lubrication //Annales Geophysicae. 1997. Supplement 1 to Volume 15. P.41.

11. Филатова В.Т. Особенности глубинного строения Федоро-во-Панского интрузива по результатам анализа гравитационного поля (Кольский полуостров) // Отечественная геология. 1997. № 11. С.47-51.

12. Филатова В.Т. Глубинное строение и особенности залегания массива Сакен по данным гравиразведки // Разведка и охрана недр. 1997. №12. С. 14-15.

13. Филатова В.Т. Лапландский гранулитовый пояс: модель глубинного строения и реконструкция геодинамических обстановок при его формировании//Отечественная геология. 1998. № 5. С.38-44.

14. Филатова В.Т. О происхождении и эволюции Печенга-Варзугской палеорифтогенной системы (Кольский полуостров) //Российский геофизический журнал. 1998. № 9-10. С.88-94.

15. Filatova V.T. Evaluation of contribution from thermome-chanical effects in thermodynamic regimes of metamorphism and generation of granites in the Lapland Granulite Belt (NE Baltic Shield) // VH-th international symposium on application of mathematical

methods and computers in mining, geology and metallyrgy. Proceedings volume. Sofia. Bulgaria. 1998. P.31 -36.

16. Filatova V.T. Modelling of intracrustal geodynamics under collisional belt conditions (NE part of the Baltic Shield as an example) //Annales Geophysicae. 1998. Supplement 1 to Volume 16. P.175.

17. Филатова В.Т., Виноградов А.Н. Оценка влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообра-зования в Лапландском гранулитовом поясе (Кольский п-ов) // ДАН. 1999.Т.366.С.684-687.

18. Vinogradov A.N., Filatova V.T., Mitrofanov F.P., Petrov V.P., Sharov N.V. The Kola -Belomorian intracratonic collision belt: recent deep structure and modelling of palaeogeodynamic environment of granulite belt and gneissic terranes. In: Yu.V.Kariakin and M.V.Mints (eds.). Early Precambrian: genesis and evolution of the continental crust (geodynamics, petrology, geochronology, regional geology). Moscow: Geos, 1999. P.208-210.

. 19. Filatova V. Peculiarities ofthe Lapland Granulite Belt forming: intracrustal obduction and formation of the collision structure without orogeny // The Mining Pribram Symposiun 1999. The international section on mathematical methods in geology. MC: Other prolems. Proceeding volume. Prague, Czech Republic. 1999. P. 104-109.

20. Filatova V.T. Intracrustal obdaction and collision without orogeny//Annales Geophysicae. 1999. Supplement 1 to Volume 15. P.235.

21. Филатова В.Т. Возможные геодинамические обстановки при формировании Лапландских гранулитов (Кольский полуостров) //Российский геофизический журнал. 2000. № 17-18. С.55-63.

22. Филатова В.Т. Условия генерации высоких давлений при формировании Лапландского гранулитового пояса // Российский геофизический журнал. 2000. № 19-20. С.51-55.

23. Филатова В.Т., Виноградов А.Н. Метаморфизм и геодинамика Лапландско-Беломорско - Кольского коллизиона: математическое моделирование и оценка роли термомеханических процессов // Отечественная геология. 2000. №6. С.58-63.

24. Филатова В.Т. Численная модель формирования крупной коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза (Лапландский гранулитовый пояс, Кольский полуостров) //ДАН. 2001. Т. 376. № 2. С. 253-257.

25. Филатова В.Т. Особенности геодинамических режимов при формировании Лапландского гранулитового пояса (Кольский по-

луостров) // Геофизика XXI столетия: 2001 год. - Москва: Научный мир. 2001. С. 195-198.

26. Filatova, Valentina. Modelling ofthe Lapland Granulite Belt Formation: Case of Intracrustal Obduction and Collision Without Orogeny (Mathematical Simulation) //Journal of Conference, EUG XI, 8 April - 12 April 2001, Strasbourg (France). Abstract Volume. Cambridge Publication, 2001. V.6. №1. P.401- 402.

27. Филатова В.Т. Динамика тектонических процессов при формировании земной коры северо-восточной части Балтийского щита // 7-я международная конференция по тектонике плит им. Л.П. Зо-неншайна. Тезисы докладов. - М: Научный мир, 2001. С. 180-181.

28. Филатова В.Т. Геодинамика Кольского глубинного колли-зиона: результаты моделирования эволюции коровых астеносферно-террейновых ансамблей Балтийского щита // Геофизика XXI столетия: 2002 год. - Москва: Научный мир. 2002. С.131-137.

29. Филатова В.Т. Характер динамики тектонических процессов при формировании земной коры северо-востока Балтийского щита (Лапландско-Печенгский район) // Российский геофизический журнал. 2002. № 25-26. С.55-64.

30. Филатова В.Т. Особенности формирования полей напряжений в Беломорском мегаблоке при режиме коллизионной геодинамики // ДАН. 2002. Т.382. № 6. С.821-825.

31. Filatova V.T. Peculiarities ofthe Formation of Stress Fields in the Belomorian Megablock in the Collision Dynamics Regime // Doklady Earth Sciences. 2002. № 2. P.53-58.

32. Филатова В.Т., Митрофанов Ф.П., Виноградов А.Н. Тектонофизика внутриплатного коллизиона: концептуальные подходы и результаты моделирования эволюции коровых астеносферно-террейновых ансамблей Балтийского щита // Геология и полезные ископаемые Кольского полуострова. Т. 1. Геология, геохронология, геодинамика. - Апатиты: КНЦ РАН. 2002. С.57-73.

33. Filatova V.T. Tectonic Processes Dynamics under Earth's Crust Formation ofthe N-E Part ofthe Baltic Shield (Mathematical Simulation) // 8th Annual Conference of the International Association for Mathematical Geology. Berlin: Terra Nostra, 2002. Vol. 2. № 4. C.327-332.

34. Филатова В.Т. Особенности формирования Лапландского гранулитового пояса: внутрикоровая обдукция и образование коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза // Отечественная геология. 2002. № 1. С.63-68.

35. Филатова В.Т. Эволюция Беломорского мегаблока в режиме коллизионной геодинамики: особенности формирования полей напряжений при региональном сжатии // Российский геофизический журнал. 2002. № 27-28. С.51-57.

36. Филатова В.Т. Геодинамика внутриплитного коллизиона: моделирование эволюции коровых астеносферно-террей новых ансамблей // Геология, геохимия и геофизика на рубеже XX и XXI веков. Том 3. Геофизика. М.: ОИФЗ РАН, 2002. С.181-182.

37. Филатова В.Т. Формирование полей напряжений в Беломорском мегаблоке при режиме конвергенции // Глубинное строение и геодинамика Фенноскандии, окраинных и внутриплатформенных транзитных зон. Материалы международной конференции. Петрозаводск: КарНЦ РАН. 2002. С. 245-246.

38. Филатова В.Т. Количественные оценки параметров ранне-протерозойского плюм-литосферного взаимодействия в северовосточной части Балтийского щита // ДАН. 2004. Т.395. № 5. С.685-689.

39. Филатова В.Т. Особенности плюм-литосферного взаимодействия в северо-восточной части Балтийского щита на период 2.52.4 млрд. лет// Российский геофизический журнал. 2004 (в печати).

Автореферат

Филатова Валентина Тимофеевна

ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ (НА ПРИМЕРЕ СЕВЕРОВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА)

#15577

Отечатано в типографии ЗАО «КаэМ» Лицензия № 3-54-32/А0004 09, вьщана 02.08.2000 г.

Территориальным управлением МГТГР РФ по Санкт-Петербургу и Ленинградской области 184209, Мурманская обл, г. Апатиты, ул. Ферсмана, 17а Тираж 150 экз.

Содержание диссертации, доктора физико-математических наук, Филатова, Валентина Тимофеевна

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕННОСТЬ ГЛУБИННОГО СТРОЕНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА КАК ОСНОВА ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПАЛЕОРЕКОНСТРУКЦИЙ.

1.1. Основные черты геологического строения

1.2. Петрофизические характеристики пород.

1.3. Геофизические исследования и глубинное строение.

1.4. Эволюция взглядов на докембрийскую историю развития региона.

1.5. Выводы.

ГЛАВА 2. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОГО

МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРИ ИНТЕРПРЕТАЦИИ ГЕОЛОГО -ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ДАННЫХ

2.1. Цели и задачи тектонофизики.

2.2. Существующие методы и подходы в области тектонофизического моделирования.

2.3. Выводы.

ГЛАВА 3. ПРЕДЛАГАЕМАЯ МЕТОДИКА РЕКОНСТРУКЦИИ

ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЗЕМНОЙ КОРЫ.

3.1. Выбор схемы развития тектонических процессов в исследуемом регионе.

3.2. Построение реологической модели среды.

3.3. Оценки параметров мантийного плюма по его геологическим проявлениям

3.4. Моделирование внутрикоровых массопотоков с количественными оценками скорости течения пластичных пород и возникающих давлениях в пластичных зонах.

3.5. Расчёт распределения температур в земной коре.

3.6. Моделирование полей напряжений в жёстком коровом блоке.

3.7. Выводы.

ГЛАВА 4. ТЕКТОНОФИЗИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ОБСТАНОВОК ФОРМИРОВАНИИ

ЗЕМНОЙ КОРЫ СЕВЕРО-ВОСТОЧНОЙ ЧАСТИ БАЛТИЙСКОГО ЩИТА.

4.1. Количественные оценки параметров раннепротерозойского плюм - литосферного взаимодействия.

4.2. Количественные оценки физико-механических параметров коллизии коровых мегаблоков

4.3. Условия возникновения латеральных массопотоков в пределах развития Кольской рифтогенно - коллизионной системы.

4.4. Оценка влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообразования

4.5. Характер пространственных и динамических соотношений в пластичных зонах при формировании Лапландского гранулитового пояса и Печенгско - Варзугской палеорифтогенной системы.

4.6. Особенности формирования полей напряжений в жёстком коровом блоке при одноосном сжатии.

4.7. Выводы.

ГЛАВА 5. ГЕОДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ РАЗВИТИЯ КОЛЬСКОЙ

РИФТОГЕННО - КОЛЛИЗИОННОЙ СИСТЕМЫ.

5.1. Фактографическая основа для моделирования и палеореконструкций в северо-восточной части Балтийского щита.

5.2. Основные этапы развития Кольской рифтогенно -коллизионной системы в раннем протерозое.

5.3. Выводы.

Введение Диссертация по наукам о земле, на тему "Тектонофизическое моделирование геодинамических режимов формирования континентальной коры"

Существующие в области тектонофизического моделирования направления, различающиеся между собой как по концептуальной основе, так и по методам применяемого анализа, часто не обеспечивают должного выполнения исследований по реконструкции геодинамических режимов формирования земной коры в прошлые геологические эпохи. Особенно это касается реконструкции геодинамических режимов докембрия, являющейся фундаментальной проблемой наук о Земле.

Актуальность темы. В соответствии с возрастающими требованиями к выполняемым палеогеодинамическим реконструкциям в целях выявления генетических связей между прогнозируемыми металлогеническими провинциями и закономерностями формирования земной коры в пределах древних щитов, особое значение имеет моделирования геодинамических режимов, позволяющих создавать количественные модели процессов формирования древней земной коры, а также объяснять механизм и динамику её преобразования. Поэтому весьма актуальной является разработка новых методов тектонофизического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формирования реологически неоднородной земной коры. Эти методы должны отвечать требованиям, включающим реконструкции геодинамических режимов на количественном уровне в случае многоярусных внутрикоро-вых геодинамических систем.

Северо-восточная часть Балтийского щита считается благоприятным структурным элементом для изучения внутреннего строения кристаллической коры. В регионе отсутствует искажающее влияние осадочного чехла, что создаёт возможность для непосредственного исследования и сопоставления reoлогических и геофизических данных. Интерес со стороны исследователей к данному региону обусловлен ещё тем, что здесь был открыт ряд крупнейших месторождений чёрных, цветных и редких металлов, апатита, слюды и других полезных ископаемых. В ходе поисковых, разведочных и научно-исследовательских работ была накоплена обширная геолого-геофизическая информация по строению и истории района. Проходка уникальной Кольской сверхглубокой скважины дала возможность прямого изучения пород, залегающих на глубинах до 12.3 км. Эти достижения сделали регион эталоном в решении многих проблем региональной геологии Балтийского щита. В силу этого северо-восточная часть Балтийского щита, важнейшая металлоге-ническая провинция, служит естественным полигоном для всестороннего исследования кристаллических комплексов земной коры и для реконструкции условий формирования коры континентального типа.

В пределах Кольского полуострова и смежных территорий Норвегии и Финляндии представлен почти полный набор раннедокембрийских комплексов, которые сформировались в интервале 2.9-1.7 млрд. лет, испытали неоднократное воздействие метаморфических и магматических процессов и превратились в уникальную систему тектонических структур. В северо-восточной части Балтийского щита сохранились самостоятельные континентальные системы, образованные в карельский период (2500-1650 млн. лет назад) [Загородный, Радченко, 1988]. В целом структуру региона можно рассматривать как раннепротерозойскую.

В настоящее время в пределах изучаемого региона выделяются наиболее крупные архейские мегаблоки (инфракрустальные домены) - Мурманский, Центрально-Кольский (Кольский или Кольско-Норвежский) и Беломорский, разделённые глубинными разломами, и раннепротерозойские мобильные пояса (супракрустальные террейны) - Лапландский (Лапландско-Колвицкий) гра-нулитовый и Печенгско-Варзугский рифтогенный, которые в свою очередь подразделяются на более мелкие блоки, зоны, отдельные структуры и их фрагменты. Перечисленные мегаблоки (Мурманский, Кольский, Беломорский) и мобильные пояса (Лапландский, Печенгско-Варзугский) образуют систему тектонических структур - Кольскую рифтогенно-коллизионную систему [Мкгс^апоу е1 а1., 1995], охватывающую всю северо-восточную часть Балтийского щита и определяющую особенности формирования докембрий-ской земной коры континентального типа.

Кольская рифтогенно-коллизионная система представляет собой сложную коллизионную постройку, рифтогенно-коллизионную триаду сопряжённых зон сжатия и растяжения с продолжительной длительностью развития [Ми1Х^апоу е1 а1., 1995; Мкп^апоу Qt а1., 1997; Филатова и др., 2002]. В данном случае осевая зона рифтинга представляет собой Печенгско-Варзугский рифтогенный пояс континентального типа, а под коллизией подразумевается столкновение коровых мегаблоков континентального типа - Кольского и Беломорского.

Главные геолого-геофизические особенности северо-восточной части Балтийского щита были определены к концу 60-х годов [Кратц, 1963; Земная кора ., 1978]. В эти годы для анализа протерозойских образований широко применялась геосинклинальная модель, согласно которой зоны карелид прошли полный цикл в своём развитии - от заложения геосинклинального пояса до его орогенеза и превращения в платформу. За прошедший период произошло заметное изменение взглядов на докембрийскую историю развития Балтийского щита, на глубинное строение земной коры, механизм и динамику её преобразования. В целях объяснения процесса формирования палеопротерозойской земной коры северо-востока Балтийского щита предлагались и разрабатывались различные геотектонические и геодинамические модели развития региона.

Для анализа раннепротерозойских структур щита была показана возможность использования рифтогенных моделей [Милановский, 1976; Загородный, Радченко, 1983], режим развития которых носил субплатформенный характер. Позднее, по результатам исследований геохимических особенностей вулканогенных образований, вскрытых скважиной СГ-3, в истории развития Печенгской структуры был выделен океанически-рифтогенный этап [Кременецкий, Овчинников, 1983]. В последующие годы были получены не только дополнительные подтверждения рифтогенной природы Печенгско-Варзугского пояса [Эндогенные ., 1991], но и была предложена модель [Магматизм, ., 1995; Смолькин, 1997], согласно которой Печенгско-Варзугский пояс интерпретируется как сложнопостроенная рифтогенная система, заложенная на архейской коре континентального типа. Развитие системы связывается [Buyanov et al., 1995] с формированием первоначально обширной астенолинзы, неоднородным разогревом в ней мантийного вещества и подъёмом на коровый уровень крупных диапиров.

Для объяснения процесса формирования докембрийской земной коры северо-востока Балтийского щита был предложен также ряд альтернативных геодинамических моделей, базирующихся на концепции плейт-тектоники или её комбинации с элементами рифтогенеза [Barbey et al., 1984; Berthelsen, Marker, 1986; Melezhik, Sturt, 1994; Минц и др., 1996],. При составлении геодинамических схем применительно к северо-востоку Балтийского щита также использовался и террейновый анализ [Балаганский, 2002], в основе которого заложено использование концепции мобилизма, допускающей крупные горизонтальные перемещения отдельных блоков земной коры и литосферы в самых различных направлениях. Автором [Балаганский, 2002] выделяется Ла-пландско-Кольский ороген, история развития которого в протерозое включает распад и реставрацию суперконтинента в течение одного полного цикла Вильсона длительностью около 700 млн. лет.

К сожалению, ни одна из предложенных геодинамических моделей не смогла обеспечить адекватного соответствия ни с новыми данными о природе и особенностях проявления магматических и метаморфических процессов раннего протерозоя Кольского региона [Эндогенные режимы ., 1991; Смолькин, 1997; Петров, 1999], ни с результатами геохронологических исследований [Митрофанов и др., 1997; Баянова и др., 2002]. Сейсморазведочные исследования [Шаров и др., 1997] не подтвердили предположение о наличии реликтов субдукционных зон, глубоко погружённых под гранито-гнейсовые толщи коры. На территории Кольского региона также не обнаружены индикаторные для океанического типа коры комплексы офиолитов и параллельных даек или их гранитизированных аналогов. В пределах развития Печенгско-Варзугского пояса в условиях интенсивного надвигообразования не установлены случаи, когда более древние породы залегали бы на более молодых.

Несмотря на большой объём выполненных геолого-геофизических работ среди геологов до сих пор существуют альтернативные точки зрения о механизме вывода на поверхность плотных нижнекоровых пород при формировании гранулитового пояса [Жданов, 1966; Беляев, 1971; Прияткина, Шар-ков, 1979; Терехов, 1982; Богданова и др., 1992; Виуапоу е* а1., 1995; Ког1оу е* а1., 1995; Перчук и др., 1999; Балаганский, 2002]. Не объяснён механизм формирования крупной коллизионной структуры (такой как Кольская рифтоген-но-коллизионная система) при отсутствии проявления орогенеза, так как в зоне коллизионного шва фиксируется полное отсутствие следов проявления горообразования и характерных для горных стран молассовых формаций [Mitrofanov et al., 1995]. Остаётся необъяснимой синхронность образования структур сжатия и растяжения в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы и синхронность формирования соответствующих магматических и метаморфических формаций. Не установлен характер пространственных и динамических соотношений при формировании Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Варзугской палеорифтогенной системы.

Выполненный анализ предложенных геодинамических моделей показал, что все проводимые ранее стандартные реконструкции геодинамических режимов при формировании земной коры региона осуществлялись без учёта существующих различий геомеханических свойств разных уровней коры и верхней мантии [Barbey et al., 1984; Berthelsen, Marker, 1986; Melezhik, Sturt, 1994; Минц и др., 1996; Балаганский, 2000]. Видимо этот факт также сыграл свою негативную роль при попытках получить удовлетворительные результаты в объяснении процессов формирования древней континентальной коры. В силу этого возникает необходимость развивать новые методы палеогеодина-мических реконструкций с применением математического моделирования процессов формирования реологически неоднородной земной коры, а также пересмотреть некоторые существующие представления о механизмах её формирования.

В настоящей работе предпринята попытка расширить возможности применения тектонофизического моделирования путём привлечения математического моделирования с использованием геологических факторов для решения фундаментальной проблемы раннего докембрия - реконструкции геодинамических режимов, ответственных за формирование континентальной и земной коры и определяющих как её состав и строение, так и направленность глубинных процессов магмогенерации и метаморфизма.

Цель работы

Главной задачей работы явилось выполнение тектонофизического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формировании земной коры северо-восточной части Балтийского щита. Для реализации поставленной цели было выделено в качестве основных решение следующих задач:

1) разработать методический подход к выполнению палеогеодинамиче-ских реконструкций, позволяющий осуществить переход с глобального на региональный уровень и решать задачи внутрикоровой геодинамики в случае реологически расслоенных сред;

2) разработать принципиальную схему динамических процессов, развивавшихся в северо-восточной части Балтийского щита при формировании раннепротерозойской земной коры;

3) определить установившийся тип тектоно-магматической активности в северо-восточной части Балтийского щита на период раннего протерозоя и выявить ведущий механизм формирования главных геологических и тектонических структур региона;

4) получить количественные оценки раннепротерозойского плюм-литосферного взаимодействия в северо-восточной части Балтийского щита;

5) разработать количественные геодинамические модели формирования главных структурных элементов Кольской рифтогенно-коллизионной системы;

6) охарактеризовать эволюцию коровых астеносферно-террейновых ансамблей Балтийского щита и дать количественную оценку параметров геодинамических режимов, установившихся при формировании до-кембрийской земной коры;

7) разработать комплекс программ для ЭВМ в целях решения поставленных выше задач.

Защищаемые положения

1) Выполненное моделирование выявило, что при определённых соотношениях параметров геодинамического процесса эффект возвратных течений, проявляющийся при поддвигах ме-габлоков в пластичных зонах, обуславливает возникновение глубинных латеральных массопотоков внутри коры, определяющих распределение температурных аномалий и скалывающих напряжений. Выявленный эффект возвратных течений открывает новые возможности для оценки условий и характера процессов вязкого внутрикорового течения в коллизионный период.

2) Объяснено возникновение и оценены масштабы гипердавлений в пластичных зонах, возникающих на стыках мегабоков при поддвиге. Численное моделирование показало, что во время поддвига мегаблока с незначительным углом наклона его дневной поверхности в пластичных зонах возникают высокие давления при сравнительно медленном движении.

3) Установлено, что при незначительных поддвигах мегабло-ков в импульсном режиме и попеременной направленности со скоростью 0.5-3 см/год в пластичных зонах в основании и на стыках геоблоков возникали аномальные гипердавления, кратковременно превышающие 8-50 кбар, а также создавались замкнутые латеральные массопотоки, вызывающие эрозию гранитно-метаморфического слоя в основании коровых блоков и по всей вертикальной зоне их контакта. Геодинамический режим, установившийся при формировании Лапландского гранулитового пояса, обеспечивал выдвижение обдукционных пакетов из гранулит-базитового слоя коры в гранитно-метаморфический и затягивание вниз пород верхнего яруса коры, а также латеральное перераспределение гранитоидных анатектических расплавов из коллизионного шва в тыловые зоны и трансформные разломы.

4) Мантийный плюм, регулировавший проявления раннепро-терозойского базит - ультрабазитового магматизма в северовосточной части Балтийского щита, поднимался с глубины 220240 км со скоростью 7-8 см/год при одновременном вращении его головной части со скоростью 2-3 см/год и конвективных течениях в канале плюма со скоростью 0.2 см/год. Заключение основано на результатах выполненного математического моделирования параметров плюма по его геологическим проявлениям с привязкой к геохронологическим данным.

Научная новизна

3) Впервые количественно оценены масштабы влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообразования в коллизионный период. Построены численные модели распределения температур по временным срезам в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы и выявлено, что дополнительный локальный разогрев среднего и верхнего уровней коры обеспечивает как повышение степени метаморфизма на 1-2 ступени, так и генерацию в коре кислых магм.

5) Впервые количественно оценены параметры мантийного плюма, регулировавшего геодинамику северо-восточной части Балтийского щита в раннем протерозое, и впервые построена схема его взаимодействия с литосферой, обусловившего как массовое внедрение раннепротерозойских расслоенных базит-ультрабазитовых интрузий, так и сложную тектонику региона.

6) Впервые разработана геодинамическая модель эволюции пограничной зоны Кольского и Беломорского мегаблоков (зона коллизионного шва) и реконструированы геодинамические режимы становления Лапландского гранули-тового пояса в виде внутрикоровой обдукционной структуры.

Практическая значимость работы. Разработанная методика тектоно-физического моделирования позволяет подняться на более высокий качественный уровень в создании адекватных количественных моделей процессов формирования древней земной коры и реконструировать геодинамические режимы, что является фундаментальной проблемой докембрия. Выполненные исследования выявили принципиально новые особенности механизмов фор: мирования земной коры, что позволяет пересмотреть некоторые существующие представления о процессах формирования земной коры северо-восточной части Балтийского щита. Разработанные методы и численные алгоритмы позволяют оперативно проводить интерпретацию современных геолого-геофизических данных и создавать геодинамические модели формирования земной коры континентального типа в целях выявления генетической взаимосвязи возникающих геодинамических обстановок и процессов образования -преобразования пород и руд в пределах древних щитов.

Исходный материал. При выполнении диссертационной работы использовались материалы ЦККГЭ ПГО "Севзапгеология" (карты изолиний поля Ag масштаба 1:500000 и 1:50000, результаты картировочного бурения), ГП ЭГГИ (результаты сейсморазведочных исследований МОГТ в Лапландско-Печенгском районе, геологическая карта Лапландского гранулитового пояса), геологические карты северо-восточной части Балтийского щита, выполненные Геологическим институтом КНЦ РАН. Кроме того был использован литературный материал о петрофизических свойствах пород северо-восточной части Балтийского щита и о результатах сейсморазведочных работ, выполненных в регионе.

Личный вклад автора определяется тем, что постановка задач текто-нофизического моделирования и разработка геодинамических моделей формирования земной коры северо-востока Балтийского щита принадлежит автору диссертации, также как и получение теоретических, методических и практических результатов. Материалы, послужившие основой диссертации, собраны лично автором в ходе выполнения научно-исследовательских работ по плановой тематике Геологического института КНЦ РАН и выполнения договоров о содружестве с ПГО "Севзапгеология", а также в ходе исследований, выполняемых при поддержке РФФИ.

Апробация работы. Результаты работ, представленные в диссертации, докладывались на различных совещаниях, конференциях симпозиумах, среди которых следует выделить: международные геологические конгрессы - Китай, 1996 и Бразилия, 2000; конференции Европейского геофизического сообщества - Вена, 1997, Ницца, 1998; симпозиумы 'Математические методы в геологии' - Прага, 1997, 1999, София, 1998, Берлин, 2002 и Портсмут, 2003; международная конференция 'Ранний докембрий: генезис и эволюция континентальной коры (геодинамика, петрология, геохронология, региональная геоло--гия)' - Москва, 1999; международная научная конференция им. Л.П. Зонен-шайна - Москва, 2001; международная конференция Европейского союза геологических наук - Страсбург, 2001; Булашевические чтения - Екатеринбург, 2001; геофизические чтения им. В.В. Федынского - Москва, 2000, 2001; научная конференция, посвященная 10-летию РФФИ - Москва, 2002; международная научная конференция, посвященная 50-летию Геологического института КНЦ РАН - Апатиты, 2002.

Публикации. Основные результаты исследований опубликованы в 68 работах.

Структура и объём. Диссертация общим объёмом 269 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 279 наименований и включает 49 рисунков и одну таблицу.

Заключение Диссертация по теме "Геофизика, геофизические методы поисков полезных ископаемых", Филатова, Валентина Тимофеевна

5.3. Выводы

1) Предлагаемая геодинамическая модель развития Кольской рифто-генно-коллизионной системы находится в согласии с новыми данными о природе и особенностях проявления магматических и метаморфических процессов раннего протерозоя Кольского региона и с результатами геохронологических исследований.

2) В отличие от ранее предложенных геодинамических моделей формирования земной коры северо-восточной части щита предлагаются количественные модели формирования земной коры на базе реологической рассло-енности среды. Данный подход даёт возможность охарактеризовать эволюцию коровых астеносферно-террейновых ансамблей Балтийского щита и позволяет получить количественные оценки параметров возникавших при этом геодинамических режимов.

3) Геодинамическая модель развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы по сути представляет собой взаимоувязанную и согласованную геодинамическую модель одновременного формирования Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Варзугской палеорифтогенной системы с детализацией главных структурных элементов рифтогенно-коллизионной системы при их взаимодействии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для северо-восточной части Балтийского щита, одной из важнейших металлогенических провинций мира, реконструкции геодинамических режимов докембрия имеют особое значение для понимания механизмов формирования древней коры континентального типа. В представленной работе рассмотрены важнейшие аспекты фундаментальной проблемы формирования континентальной коры кристаллических щитов при всём разнообразии как её состава и строения, так и направленности глубинных процессов магмагенера-ции и возникновения режимов метаморфизма. Основные результаты выполненных исследований заключаются в следующем.

1) Разработаны новые методы и подходы в области тектонофизического моделирования для целей физического обоснования возможных геодинамических обстановок, имевших место при формировании земной коры континентального типа. Методические разработки, используемые при реконструкции геодинамических режимов, опираются как на представления физики и механики сплошных сред, так и реологической расслоенности среды, включающей в себя жёсткие пластины и пластичные астенослои, образующие многоярусную внутрикоровую систему. На базе численного моделирования впервые выполнены палеогеодинамические реконструкции на количественном уровне применительно к северо-восточной части Балтийского щита с учётом существующих различий геомеханических свойств разных уровней коры и верхней мантии, приводящих к нелинейному развитию коро-астеносферной системы в литосферном блоке.

2) Построена модель глубинного строения внутрикратонного коллизионного шва и локализованного в его пределах Лапландского гранулитового пояса по геолого-геофизическим данным. Выявлено, что гранулитовый комплекс состоит, по крайней мере из трёх тектонических пластин, налегающих друг на друга и прослеживающихся до уровня нижней коры. Под гранулито-вым покровом в пределах Беломорского мегаблока выделен разуплотнённый гранитный слой. Увеличенная мощность нижней коры по результатам расчётов объёмной плотностной модели региона даёт основание предполагать, что в коллизионном шве сохранились реликты нижнекоровой астенолинзы с повышенной плотностью пород.

3) Выявлены принципиально новые особенности дополнительного разогрева верхней и средней коры за счёт проявления термомеханических эффектов в пределах коллизионной зоны. Результаты моделирования показали, что при наличии латерального градиента давления в зоне коллизионного шва дополнительный разогрев нижнекоровой астенолинзы составляет 300-400 °С за 10 млн. лет подцвига жёстких коровых блоков. Построены модели распределения температур в коре по временным срезам в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы: на период 2.5 млрд. лет (начало коллизии) температурный режим совпадает с фоновым; 2.4-2.3 млрд. лет - дополнительный разогрев верхнего и среднего уровней коры мог составить 50-100 °С; 2.2-1.9 млрд. лет - дополнительный разогрев вышележащих толщ земной коры составил 100-150 °С, что могло создать благоприятные условия для формирования и всплывания плагиогранитных куполов в пределах Кольского мегаблока; 1.85-1.7 млрд. лет (постколлизионный период) - дополнительный разогрев верхнего и среднего уровней коры составил 150-200 °С, что достаточно для сохранения режима гранулитовой фации в низах аллохтона и генерации кислых магм. Установлено, что в зоне коллизионного шва при коллизии возникающие высокотемпературные условия достаточны для формирования температурных аномалий, обеспечивающих повышение степени метаморфизма на 1-2 ступени в подошве пород Лапландского гранулитового пояса, а также генерацию локальных очагов анатектических гранитных магм в коре.

4) Получены количественные оценки параметров динамического процесса, при котором устанавливается геодинамический режим, обеспечивающий доминирование латеральных встречных массопотоков в пределах Кольской рифтогенно-коллизионной системы, а именно: падение контактной поверхности Беломорского и Кольского мегаблоков к северо-востоку под углом 55-60°; скорость поддвига мегаблоков при попеременной направленности -0.5-3.0 см/год; Беломорский мегаблок пододвигается под Кольский при угле наклона к горизонту его дневной поверхности - 0-2°; импульсы подцвигов короткие и дискретные. При этом могли возникать аномальные гипердавления в пластичных зонах в основании и на стыках геоблоков, кратковременно превышающие литостатическое в 7 раз и более и обеспечивающие подъём ниж-некоровых пород к поверхности. Возникающие массопотоки в пластичных зонах способствовали глубинной эрозии гранито-гнейсового слоя коры, погружению его отторженцев в более разогретые нижние зоны вязкопластично-го слоя, где они подвергались селективному подплавлению. При этом лейко-кратовые выплавки перемещались в тыловые зоны.

5) Создана геодинамическая модель формирования Лапландского гра-нулитового пояса, представляющего собой внутрикоровую обдукционную структуру. В этих целях построена численная модель реализации внутрикоро-вой обдукции и образования крупной коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза: тектоническое скучивание в коре компенсируется латеральными массопотоками в слое внутрикоровой астенолинзы. Выполненное математическое моделирование показало, что при незначительных поддвигах мегаблоков в импульсном режиме со скоростью 0.5-3 см/год в пластичных зонах скорость массопотоков и величины возникающих скалывающих динамических напряжений на начальной стадии коллизии (2.5 млрд. лет) достигали 2 см/год и 2 кбар, на главной стадии коллизии (2.4-2.3 млрд. лет) - 6 см/год и 5 кбар, на заключительной стадии коллизии (2.2-1.9 млрд. лет) - 20 см/год и 14 кбар. Возникающий при этом геодинамический режим обеспечивал как выдвижение обдукционных пакетов из гранулит-базитового слоя коры в гранитно-метаморфический, так и затягивание вниз пород верхнего яруса коры, а также латеральное перераспределение гранитоидных анатектических расплавов из коллизионного шва в тыловые зоны и трансформные разломы. Создающиеся экстремальные условия могли значительно усиливать глубинную эрозию гранитно-метаморфического слоя коры как в основании мегаблоков, так и по всей вертикальной зоне их контакта.

6) Доказана реальность одновременного образования структур сжатия и растяжения в пределах развития Кольской рифтогенно - коллизионной системы и синхронного формирования соответствующих магматических и метаморфических формаций: Печенгский рифт и Лапландский гранулитовый пояс развивались синхронно как комплементарные пояса растяжение-сжатие в коре континентального типа. Результаты численного моделирования полей напряжений в жёстком коровом блоке при режиме коллизионной геодинамики показали, что на фоне общего сжатия региона в пределах жёстких коровых блоков одновременно могли развиваться как рифтогенные процессы, так и коллизионные. При коллизии могли возникать зоны повышенного сжатия (превышающие приложенные усилия в 2 раза), так и зоны растяжения (превышающие приложенные внешние усилия в 4-7 раз), определяя, таким образом, многоообразие процессов складчатости, метаморфизма и магматизма. Пульсационная смена режимов растяжение-сжатие могла обусловить: (а) заложение и развитие различных по размеру и скорости прогибания разобщённых в пространстве тектонических впадин, формирующих Печенгско-Варзугский рифтогенный пояс; (б) развитие брекчиевидного стиля деформаций в пределах беломорского комплекса и внедрение огромных масс друзи-тов возраста 2.45-2.35 млрд. лет; (в) формирование полей напряжений в восточной и юго-восточной части Беломорского мегаблока при одноосном сжатии (азимут 310-350 градусов), отвечающие условиям растяжения, что могло стимулировать развитие предрифтового режима и предопределить в дальнейшем заложение Кандалакшского палеорифта; (г) наиболее благоприятные позиции для образования магматической камеры при интрузии магмы и последующего формирования габбро-лабрадоритового массива Главного хребта при сжатии региона по линии юго-запад - северо-восток с азимутом 310-330 градусов; (д) многофазность внедрения пород Мончегорского рудного района.

7) Создана взаимоувязанная и согласованная геодинамическая модель формирования Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Вар-зугской палеорифтогенной системы с детализацией главных структурных элементов рифтогенно-коллизионной системы при их взаимодействии. В пределах развития земной коры северо-восточной части Балтийского щита в палеопротерозое главенствующая роль отводится внутриконтинентальному рифтингу и внутрикоровой обдукции. Построенная модель плюм-литосферного взаимодействия и выполненные расчёты полей напряжений в жёстком коровом блоке при режиме коллизионной геодинамики показывают, что на нижнепротерозойском этапе развития рифтогенно-коллизионная система представляла собой единую геодинамическую систему, в которой процессы растяжения и сжатия происходили синхронно и были разнесены в пространстве. Построенная модель внутрикоровых потоков в пределах развития Кольской рифтогенно-коллизионной системы в коллизионный период, определяющая характер пространственных и динамических соотношений при одновременном формировании Лапландского гранулитового пояса и Печенгско-Варзугской структуры, доказывает возможность формирования крупной коллизионной постройки при отсутствии орогенеза: тектоническое скучивание в коре компенсируется латеральными массопотоками в слое внутрикоровой астенолинзы.

8) Количественно оценены параметры мантийного плюма, регулировавшего глобальную геодинамику северо-восточной части Балтийского щита в раннем протерозое. Показано, что размещение расслоенных базит-ультрабазитовых интрузий региона контролировал локальный плюм, (являющийся производным от более мощного мантийного плюма, пришедшего с низов верхней мантии), зарождение которого происходило на глубине 220-240 км. Оценки параметров плюма составляют следующие величины: диаметр головной части плюма - 260-280 км; перепад температур между поверхностями теплообмена в головной части плюма - 580-630° С; удельный тепловой поток с поверхности плюма - 20 мВт/м2; размеры источника тепла - 50 км; перепад температур между источником тепла и расплавом над ним - 25° С; скорость подъёма плюма - 7-8 см/год и время подъёма 2 млн. лет; скорость конвективных течений в канале плюма - 0.2 см/год; Построенная модель плюм-литосферного взаимодействия даёт основание утверждать, что структурные элементы Кольской рифтогенно-коллизионной системы являются комплементарными структурами над головной частью вихревого мантийного плюма, регулировавшего раннепротерозойскую геодинамику северо-востока Балтийского щита при скорости вращения его головной части в горизонтальной плоскости 2-3 см/год.

Библиография Диссертация по наукам о земле, доктора физико-математических наук, Филатова, Валентина Тимофеевна, Апатиты

1. Артюшков Е.В. Геодинамика. М.: Наука, 1979. 328 с.

2. Артюшков Е.В. Физическая тектоника. М: Наука, 1993. 456 с.

3. Балаганский В. В. Тектоностратиграфический террейн-анализ как основа для тектонического районирования // Геология и полезные ископаемые Кольского полуострова. Геология, геохронология, геодинамика. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2002. С. 44-56.

4. Балаганский В.В., Глазнев В.Н., Осипенко Л.Д. Раннепротерозойская эволюция северо-востока Балтийского щита: террейновый анализ // Геотектоника. 1998. №2. С. 16-28.

5. Балашов Ю.А. Геохронология раннепротерозойских пород Печенгско Варзугской структуры Кольского полуострова // Петрология. 1996. Т.4. №1. С.3-25.

6. Батиева И.Д., Бельков И.В., Ветрин В.Р. и др. Магматические формации докембрия северо-восточной части щита: Л.: Наука, 1985. 176 с.

7. Баянова Т.Б., Пожиленко В.И., Смолькин В.Ф. и др. Каталог геохронологических данных по северо-восточной части Балтийского щита. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 2002. 53 с.

8. Белоусов В.В. Земная кора и верхняя мантия материков. М.: Наука, 1966. 123с.

9. Беляев К.Д. Новые данные о структуре, геологии и металлогении гра-нулитовой формации Кольского полуострова // Проблемы магматизма Балтийского щита. Л.: Наука, 1971. С. 218-225.

10. Бобров A.M., Трубицын В.П. Времена перестроек мантийных течений под континентами // Физика Земли. 1995. № 7. С. 5-13.

11. Богданова М.Н., Ефимов М.М., Сорохтин Н.О. Элементы архейской геодинамики в северо-западном Беломорье // Геодинамика и глубинное строение советской части Балтийского щита. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1992. С. 81-92.

12. Ветрин В.Р. Гранитоиды Мурманского блока. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1984. 124с.

13. Виноградов А.Н., Виноградова Г. В. О геохимическом типе первично-коровых гранитов // Древнейшие гранитоиды СССР: комплекс серых гнейсов. Л.: Наука, 1981. С. 49-57.

14. Виноградов А.Н., Виноградова Г.В. Рудно-магматическая система Юовоайского гранитно-порфирового комплекса. Апатиты: изд. КФАН СССР, 1987. 92 с.

15. Виноградов JI.A., Богданова М.Н., Ефимов М.М. Гранулитовый пояс Кольского полуострова. JI.: Наука, 1980. 208 с.

16. Виноградова Н.П., Егоров A.C., Смирнов Ю.П., Лютаев В.П. Тектоническое строение архейского фундамента Печенгской рифтогенной структуры (по разрезу Кольской сверхглубокой скважины ) // ДАН. 2000. Т.374. № 3. С. 362-365.

17. Володичев О.И. Беломорский комплекс Карелии. Геология и петрология. Л.: Наука, 1990. 248 с.

18. Володичев О.И. Беломорский подвижный пояс: основные события геологической истории // Беломорский подвижный пояс: геология, геодинамика, геохронология. Тезисы докладов. Петрозаводск: изд. ИГ Кар. НЦ РАН, 1997. С.22-23.

19. Геодинамика // Геофизика океана. Т. 2 / Под ред. О.Г. Сорохтина. М.: Наука, 1979. 416 с.

20. Геология и глубинное строение восточной части Балтийского щита / Под ред. A.A. Логачёва, К.А. Шуркина, И.В. Литвиненко и В.А. Масленникова. Л.: Наука, 1968. 196 с.

21. Гзовский М.В. О задачах и содержании тектонофизики // Изв. АН СССР. Сер. геофиз. 1954. № 3. С. 244-263.

22. Гзовский М.В. Метод моделирования в тектонофизике // Советская геология. 1958. №4. С. 53-72.

23. Гзовский М.В. Моделирование тектонических процессов // Проблемы тектонофизики. М.: Госгеолтехиздат, 1960. С. 315-344.

24. Гзовский М.В. Основы тектонофизики. М: Наука, 1975. 536 с.

25. Глебовицкий В.А. Тектоника и региональный метаморфизм раннего протерозоя в восточной части Балтийского щита // Региональная геология и металлогения. 1993. № 1. С. 7-24.

26. Глебовицкий В.А. Геологические и физико-химические связи метаморфизма и тектоники в раннем докембрии // Геотектоника. 1996. №5. С.27-42.

27. Глебовицкий В.А., Миллер Ю.В., Другова Г.М. и др. Структура и метаморфизм Беломорско-Лапландской коллизионной зоны // Геотектоника. 1996. №1. С.63-75.

28. Глубинное строение территории СССР / Под ред. В.В. Белоусова, Н.И. Павленковой и Г.Н. Квятковской. М.: Наука, 1991. 224 с.

29. Глубинное строение и эволюция земной коры восточной части Фенно-скандинавского щита: профиль Кемь Калевала. Петрозаводск: изд. Кар. НЦ РАН, 2001. 194 с.

30. Голицын Г.С. Исследование конвекции с геофизическими приложе-ни-ями и аналогиями. Л.: Гидрометеоиздат, 1980. 56 с.

31. Головин И.В. Минерагеническая информативность геофизических аномалий в рудных районах Кольского полуострова // Рудные геофизические исследования на Кольском полуострове. Апатиты: КФАН СССР, 1986. С.5-13.

32. Гончаров М.А. Механизм геосинклинального складкообразования. М.: Недра, 1988. 284 с.

33. Гончаров М.А. Компенсационная организация тектонического течения и структурные парагенезы // Геотектоника. 1993. № 4. С. 19-29.

34. Гордиенко В.В. Тепловые аномалии геосинклиналей. Киев: Наукова Думка, 1975. 139 с.

35. Грачёв А.Ф. Мантийные плюмы и проблемы геодинамики // Физика Земли. 2000. № 4. С. 3-37.

36. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г., Гладков И.Н. Проблемы глубинной геодинамики и моделирование мантийных плюмов // Геология и геофизика. 1993. Т. 34. №12. С. 5-24.

37. Добрецов H.JL, Кирдяшкин А.Г. Глубинная геодинамика. Новосибирск: НИЦ ОИГГМ СО РАН, 1994. 299 с.

38. Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г. Об источниках мантийных плюмов // ДАН РАН. 2000. Т. 373. № 1. С. 84-86.

39. Дортман Н.Б. Петрофизическая характеристика геологических формаций Балтийского щита // Петрофизическая характеристика советской части Балтийского щита. Апатиты: изд. КФАН СССР, 1976. С. 6-11.

40. Дортман Н.Б. Региональная петрофизическая характеристика древних щитов // Петрофизические исследования на щитах и платформах. Апатиты: изд. КФАН СССР, 1985. С.3-8.

41. Дортман Н.Б., Магид М.Ш. Региональное петрофизическое районирование // Металлогения восточной части Балтийского щита. Л.: Недра, 1980. С. 168-188.

42. Дортман Н.Б., Смыслов A.A. Петрофизика рифтовых геодинамических систем // Геофизический журнал. 1986. № 5. С. 35-44.

43. Дубровский М.И. Тренды дифференциации оливиннормативных магм нормальной щёлочности и соответствующие им породные серии. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1998. 336 с.

44. Дук Г.Г. Структурно-метаморфическая эволюция пород Печенгского комплекса. Л.: Наука, 1977. 104 с.

45. Жамалетдинов A.A. Модель электропроводности литосферы по результатам исследований с контролируемыми источниками поля (Балтийский щит, Русская платформа). JL: Наука, 1990. 159 с.

46. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука, 1983.415 с.

47. Жданов В.В. Метаморфизм и глубинное строение норит-диоритовой (гранулитовой) серии Русской Лапландии. М.: Наука, 1966. 93 с.

48. Загородный В.Г., Радченко А.Т. Тектоника раннего докембрия Кольского полуострова. Л.: Наука, 1983. 93 с.

49. Загородный В.Г., Радченко А.Т. Тектоника карелид северо-восточной части Балтийского щита. Л.: Наука, 1988. 111 с.

50. Земная кора восточной части Балтийского щита / Под ред. К.О. Крат-ца. Л.: Наука, 1978. 232 с.

51. Зоненшайн Л.П., Савостин Л.А. Введение в геодинамику. М.: Недра, 1979.310 с.

52. Картвелишвили K.M. Планетарная плотностная модель и нормальное гравитационное поле Земли. М.: Наука, 1983. 93 с.

53. Кеонджян В.П. Модель химико-плотностной конвекции в мантии Земли // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1980. № 8. С. 3-21.

54. Кеонджян В.П., Монин A.C. Модель гравитационной дифференциации недр планет // ДАН СССР. 1975. Т. 220. № 4. С. 825-828.

55. Кнрдяшкин А.Г., Добрецов Н.Л., Кирдяшкин A.A. Турбулентная конвекция и магнитное поле внешнего ядра Земли // Геология и геофизика. 2000. Т. 41. №5. С.601-612.

56. Кирдяшкин А.Г., Леонтьев А.И., Мухина Н.В. Устойчивость лами-нар-ного течения жидкости в вертикальных слоях при естественной конвекции //Изв. АН СССР. МЖГ. 1971. №5. С. 170-174.

57. Кобрунов А.И. О построении решений обратной задачи гравиразведки в классе распределений плотности. // ДАН СССР. Сер. Б. 1977. № 12. С. 10781081.

58. Кобрунов А.И. О методе оптимизации при решении обратной задачи гравиразведки // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1978. № 8. С.73-78.

59. Кобрунов А.И. К вопросу об интерпретации аномальных гравитационных полей методом оптимизации (трёхмерная задача) // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1979. № 10. С.67-76.

60. Кобрунов А.И. О классах оптимальности решений обратной задачи гравиразведки // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1982. № 2. С.100-107.

61. Кобрунов А.И., Варфоломеев В.А. Об одном методе £- эквивалентных перераспределений и его использование при интерпретации гравитационных полей // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1981. № 10. С.25-44.

62. Когарко JI.H., Крамм У., Грауерт Б. Новые данные возраста гнейсов щелочных пород Ловозерского массива // ДАН СССР. 1983. Т. 268. № 4. С. 970-972.

63. Козлов Н.Е., Иванов A.A., Нерович. Л.И. Лапландский гранулитовый пояс первичная природа и развитие. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1990. 168 с.

64. Кольская сверхглубокая. М: Недра, 1984. 490 с.

65. Кольская сверхглубокая. Научные результаты и опыт исследования. М.: МФ "Технонефтегаз", 1998. 260 с.

66. Комаров В.А., Жоголев С.Л. Петрофизика. СПб.: СПб ГУ, 2003. 132 с.

67. Кратц К.О. Геология карелид Карелии. Л.: Тр. ЛАГЕД АН СССР. 1963. Вып. 16. 209 с.

68. Крауч С., Старфилд А. Методы граничных элементов в механике твёрдого тела. М.: Мир, 1987. 328 с.

69. Кременецкий A.A., Овчинников JI.H. Геохимия глубинных пород. М.: Наука, 1986. 262 с.

70. Кропоткин П.Н. Значение палеомагнетизма для стратиграфии и геотектоники // Бюлл. МОИП. Отд. геол. 1958. Т. 38. № 4. С. 57-86.

71. Кропоткин П.Н. Палеомагнетизм, палеоклиматы и проблема крупных горизонтальных движений земной коры // Сов. геология. 1961. № 5. С. 16-38.

72. Кропоткин П.Н., Ефремов В.Н., Макеев В.М. Напряжённое состояние земной коры и геодинамика. //Геотектоника. 1987. № 1. С. 3-23.

73. Курленя М.В., Попов С.Н. Теоретические основы определения напряжений в горных породах. Новосибирск: Наука, 1983. 96 с.

74. Кутателадзе С.С., Боришанский В.М. Справочник по теплопередаче. М.: Госэнергоиздат, 1959. 414 с.

75. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Проблемы гидродинамики и их математические модели. М.: Наука, 1977. 407 с.

76. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т.4. Гидродинамика. М.: Наука, 1986. 736 с.

77. Литвиненко И.В. Сейсмический метод при изучении глубинного строения Балтийского щита // Зап. ЛГИ, 1963. Т. 46. Вып. 2. С. 3-13.

78. Литвиненко И.В. Сейсмические исследования земной коры Балтийского щита // 27-й международный геологический конгресс. Геофизика. Секция С08. Докл. Т.8. М.: Наука, 1984. С.9-20.

79. Лобковский Л.И. Геодинамика зон спрединга, субдукции и двухъярусная тектоника плит. М: Наука, 1988. 251 с.

80. Любимова Е.А., Любошиц В.М., Парфенюк О.И. Численные модели тепловых полей Земли. М.: Наука, 1983. 125 с.

81. Магматизм, седиментогенез и геодинамика Печенгской палеорифто-генной структуры / Под ред. Ф.П. Митрофанова и В.Ф. Смолькина. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1995. 255 с.

82. Магницкий В.А., Мухамедиев Ш.А., Хасанов Р.Х. О возможности плавления пород земной коры при интенсивном складкообразовании (на примере Памира) И ДАН РАН. 1998. Т. 363. № 5. С. 682-686.

83. Марков Г.А. О происхождении и закономерностях проявления напряжений горизонтального сжатия в массивах горных пород в верхней части земной коры//Геотектоника. 1983. №3. С.32-41.

84. Милановский Е.Е. Рифтовые зоны континентов. М.: Недра, 1976.279 с.

85. Минц М.В., Глазнев В.Н., Конилов А.Н. и др. Ранний докембрий северо-востока Балтийского щита: палеогеодинамика, строение, и эволюция континентальной коры. Тр. ГИН, вып. 503. М.: Научный мир, 1996. 277 с.

86. Митрофанов Ф.П., Шаров Н.В., Загородный В.Г. и др. Интерпретация строения земной коры по геотраверсу Печенга-Костомукша-Ловиса // Геодинамика и глубинное строение советской части Балтийского щита. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1992. С.16-24.

87. Митрофанов Ф.П., Балаганский В.В., Балашов Ю.А. и др. U-Pb возраст габбро-анортозитов Кольского полуострова //ДАН. 1993. Т.331. № 1. С.95-98.

88. Михеев М.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1947. 415 с.

89. Монин A.C. История Земли. J1: Наука, 1977. 228 с.

90. Мусхешвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М.: Наука, 1977. 407 с.

91. Мясников В.П., Савельев A.A., Соколова Ю.Ф. Сдвиговые деформации при метаморфизме горных пород // ДАН. 1987. Т.297. № 1. С. 156-161.

92. Мясников В.П., Савельев A.A., Соколова Ю.Ф. Роль сдвиговых деформаций в метаморфизме горных пород // Структурные исследования в областях раннего докембрия. JL: Наука, 1989. С. 68-82.

93. Нелинейная геодинамика / Под ред. Ю.М. Пущаровского. М.: Наука, 1994. 191 с.

94. Николаев П.Н. Методика тектонодинамического анализа. М: Недра, 1992. 295 с.

95. Николаевский В.Н. Механика пористых и трещиноватых сред. М.: Недра, 1984.231 с.

96. Новиков B.JI., Сазонов Ю.В. Численное моделирование адвекции в среде с непрерывным распределением параметров // Физика Земли. 1984. № 6. С.15-20.

97. Новое в геологии, геофизике и геохимии Кольского полуострова. Основные результаты научно-исследовательских работ в 1992-1996 гг. / Под ред. Ф.П.Митрофанова. Апатиты: изд. КНЦРАН, 1996. 118 с.

98. Обуэн Ж. Геосинклинали: проблемы происхождения и развития. М.: Мир, 1967. 302 с.

99. Павленкова Н.И. Роль флюидов в формировании сейсмической рассло-енности земной коры. // Физика Земли. 1996. № 4. С. 51-56.

100. Павленкова Н.И., Солодилов Л.Н. Блоковая структура верхов мантии Сибирской платформы // Физика Земли. 1997. № 3. С. 11-20.

101. Парфенюк О.И., Марешаль Ж.-К. Численное моделирование термомеханической эволюции структурной зоны Капускейсинг (провинция Сьюпериор Канадского щита) // Физика Земли. 1998. № 10. С. 23-32.

102. Парфенюк О.И., Марешаль Ж.-К. Моделирование эволюции структуры глубинных надвиговых зон методом конечных элементов (на примере зоны Капускейсинг, Канада) // Физика Земли. 1993. № 7. С. 32-40.

103. Пейве A.B. Разломы и тектонические движения // Геотектоника. 1967. № 5. С. 8-24.

104. Пейве A.B. Глубинные разломы // Тектоника в исследованиях ГИН АН СССР. М.: Наука, 1980. С. 95-122.

105. Пейве A.B., Руженцев C.B., Трифонов В.Г. Тектоническая расслоен-ность и задачи изучения литосферы континентов // Геотектоника. 1983. № 1. С. 3-13.

106. Перчук JI.JL, Кротов A.B., Геря Т.В. Петрология амфиболитов пояса Тана и гранулитов Лапландского комплекса // Петрология. 1999. Т.7. № 4. С. 356-381.

107. Петрашень Г.И., Караев H.A. Современные проблемы сейсморазведки и технологические методики обработки её данных // Вопросы динамической теории распространения сейсмических волн. Л.: Наука, 1990. Вып. 30. С. 3-27.

108. Петров В.П. Метаморфизм раннего протерозоя Балтийского щита. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1999. 312 с.

109. Петров В.П., Беляев O.A., Волошина З.М. и др. Рудно-метаморфические системы раннего докембрия (северо-восточная часть Балтийского щита). Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1996. 272 с.

110. Петроплотностная карта геологических формаций восточной части Балтийского щита. Масштаб 1:1000000 / Под ред. Н.Б.Дортман, М.Ш.Магида. JI: ВСЕГЕИ, 1977.

111. Петромагнитная карта геологических формаций восточной части Балтийского щита. Масштаб 1:1000000 / Под ред. Н.Б.Дортман. JI: ВСЕГЕИ, 1977.

112. Петрофизика. / Под ред. Н.Б. Дортман М.: Недра, 1992. Т.1, 391 е.; Т.З,286 с.

113. Петрофизика кристаллических пород рудных районов Кольского полуострова / Под ред. В.И. Павловского JL: Наука, 1982. 120 с.

114. Петрофизическая характеристика советской части Балтийского щита / Под ред. В.А.Тюремного, Н.Б.Дортман, В.И.Павловского. Апатиты: изд. КФАН СССР, 1976. 157 с.

115. Поля напряжений и деформаций в литосфере / Под ред. A.C. Григорьева и Д.Н. Осокиной. М.: Наука, 1979. 256 с.

116. Прияткина Л.А., Шарков Е.В. Геология Лапландского глубинного разлома (Балтийский щит). Л.: Наука, 1979. 127 с.

117. Проблемы комплексной интерпретации геолого-геофизических данных / Под ред. В.А. Глебовицкого и Н.В. Шарова. Л.: Наука, 1991. 224 с.

118. Пущаровский Ю.М. Проблемы тектоники океана // Тектоника в исследованиях ГИН АН СССР. М.: Наука, 1980. С. 123-175.

119. Пущаровский Ю.М. Нелинейная геодинамика (кредо автора) // Геотектоника. 1993. № 1.С. 3-6.

120. Пущаровский Ю.М. О трёх парадигмах в геологии // Геотектоника. 1995. № 1.С. 4-11.

121. Радченко А.Т., Балаганский В.В., Виноградов А.Н. и др. Докембрий-ская тектоника северо-восточной части Балтийского щита. СПб: Наука, 1992. 110 с.

122. Раевский А.Б. Вычислительные аспекты обратной трёхмерной задачи гравиметрии для горизонтального слоя с вертикальным градиентом плотности // Геофизические исследования на европейском севере СССР. Апатиты: изд. КФАН СССР, 1983. С. 80-87.

123. Рамберг. X. Сила тяжести и деформации в земной коре. М.: Наука, 1985. 400 с.

124. Романюк Т.В., Ребецкий Ю.Л. Плотностные неоднородности, тектоника и напряжения Андийской субдукционной зоны на 21° ю. ш. I. Геофизическая модель и тектоника // Физика Земли. 2001. № 2. С.23-35.

125. Романюк Т.В., Ребецкий Ю.Л. Плотностные неоднородности, тектоника и напряжения Андийской субдукционной зоны на 21° ю.ш. 11. Тектоно-физическая модель // Физика Земли. № 2. С. 36-57.

126. Ромашов А.Н. Планета Земля: тектонофизика и эволюция. М.: Едито-риал УРСС, 2003. 264 с.

127. Рундквист Д.В., Митрофанов Ф.П. Докембрийская геология СССР. Л.: Наука, 1988. 440 с.

128. Сейсмические свойства границы М/ Под ред. Н.И. Давыдова М.: Наука, 1972. 122 с.

129. Сейсмологическая модель литосферы Северной Европы: Баренц регион / Под ред. Ф.П. Митрофанова и Н.В. Шарова. Апатиты, Изд. КНЦ РАН, 1998. 4.1, 237 с. 4.2, 205 с.

130. Сидоров A.M., Соколова Л.С., Тимофеев В.В. Влияние процессов плавления на теплопроводность горных пород // Методика и результаты геотермических исследований. Новосибирск: Изд. СО РАН, 1979. С.57-72.

131. Смолькин В.Ф. Коматиитовый и пикритовый магматизм раннего докембрия Балтийского щита. СПб.: Наука, 1992. 272 с.

132. Смолькин В.Ф. Магматизм раннепротерозойской (2.5-1.7 млрд. лет) палеорифтогенной системы. Северо-запад Балтийского щита // Петрология. 1997. Т.5. №4. С. 394-411.

133. Соколова Ю.Ф., Миронова H.A. Реологическая модель континентальной земной коры по данным сравнительного исследования метаморфических комплексов и коровых ксенолитов // Геотектоника. 1992. № 3. С. 17-26.

134. Сорохтин О.Г. Глобальная эволюция Земли. М.: Наука, 1974. 184 с.

135. Сорохтин О.Г., Ушаков С.А. Глобальная эволюция Земли. М.: Изд. МГУ, 1991. 446 с.

136. Справочник (кадастр) физических свойств горных пород / Под ред. Н.В. Мельникова, В.В. Ржевского и М.М. Протодъяконова. М.: Недра, 1975. 279 с.

137. Старостин В.И. Структурно-петрофизический анализ эндогенных рудных полей. М.: Недра, 1979. 240 с.

138. Степанов B.C. Основной магматизм докембрия Западного Беломорья. Л.: Наука, 1981. 216 с.

139. Страхов В.Н. Об одной общей форме решения обратной задачи гравиметрии // ДАН СССР. 1977а. Т.235. № 6. С.1281-1284.

140. Страхов В.Н. Эквивалентность в плоской задаче гравиметрии при переменной плотности масс // Изв. АН СССР. Физика Земли. 19776. № 5. С.48-60.

141. Страхов В.Н. Об общих решениях обратных задач гравиметрии и магнитометрии // Геология и разведка. 1978. № 4. С.104-117.

142. Страхов В.Н. Основные идеи и методы извлечения информации из данных гравитационных и магнитных наблюдений // Теория и методика интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. М.: ИФЗ АН СССР, 1979. С. 146-269.

143. Страхов В.Н. Эквивалентность в обратной задаче гравиметрии и возможности её практического использования при интерпретации гравитационных аномалий. I // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1980а. № 2. С.44-64.

144. Страхов В.Н. Эквивалентность в обратной задаче гравиметрии и возможности её практического использования при интерпретации гравитационных аномалий. II //Изв. АН СССР. Физика Земли. 19805. № 9. С.38-69.

145. Страхов В.Н. О задачах, решаемых в рамках второй парадигмы в теории интерпретации гравитационных и магнитных аномалий // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1987. № 3. С.56-67.

146. Страхов В.Н. Основные направления развития теории и методологии интерпретации геофизических данных на рубеже XXI столетия. 4.1 // Геофизика. 1995л. № 3. С.9-18.

147. Страхов В.Н. Основные направления развития теории и методологии интерпретации геофизических данных на рубеже XXI столетия. 4.2 // Геофизика. 19956. № 4. С.10-20.

148. Страхов В.Н., Лапина М.И. Монтажный метод решения обратной задачи гравиметрии // ДАН СССР. 1976. Т.227. № 2. С.344-347.

149. Страхов В.Н., Степанова И.Э. Метод S аппроксимаций и его использование при решении задач гравиметрии // Физика Земли. 2002. № 2. С.3-19.

150. Строение литосферы Балтийского щита / Под ред. Н.В. Шарова. М.: ВИНИТИ, 1993. 166 с.

151. Суворов А.И. Тектоническая расслоенность и тектонические движения в континентальной литосфере // Геотектоника. 2000. № 6. С. 15-25.

152. Тектоническая расслоенность литосферы / Под ред. A.B. Пейве. М.: Наука, 1980. 216 с.

153. Тектоническая расслоенность литосферы и региональные геологические исследования / Под ред. Ю.М. Пущаровского и В.Г. Трифонова. М.: Наука, 1990. 294 с.

154. Тен A.A. Динамическая модель генерации высоких давлений при сдвиговых деформациях горных пород (результаты численного эксперимента) // ДАН. 1993. Т.328. № 3. С. 322-324.

155. Теркот Д., Шуберт Дж. Геодинамика. Геологические приложения физики сплошных сред. М.: Мир, 1985. Т. 1,2. 730 с.

156. Терехов E.H. О вихреобразной структуре Лапландского гранулитового пояса и возможный механизм её формирования // Вестник МГУ. Сер. 4. Геология. 1982. №2. С. 26-31.

157. Толстихин И.Н., Докучаева B.C., Каменский И.Л. Ювенильный гелий в древних породах. Гелий, аргон и калий в Мончегорском плутоне (Кольский полуостров) // Геохимия. 1991. № 8. С. 1146-1157.

158. Трифонов В.Г. Позднечетвертичный тектогенез. М.: Наука, 1983. 227 с.

159. Трифонов В.Г. Неотектоника и современные тектонические концепции //Геотектоника. 1987. № 1.С. 25-38.

160. Трубицын В.П., Белавина Ю.Ф., Рыков В.В. Тепловое и механическое взаимодействие мантии с континентальной литосферой // Физика Земли. 1993. №11. С. 3-13.

161. Трубицын В.П., Бобров A.M. Эволюция структуры мантийной конвекции после распада суперконтинента// Физика Земли. 1993. № 9. С. 27-37.

162. Трубицын В.П., Рыков В.В. Механизм формирования наклонных зон субдукции // Физика Земли. 1997. № 6. С.1-12.

163. Трубицын В.П., Рыков В.В. Глобальная тектоника плавающих континентов и океанических литосферных плит // ДАН РАН. 1998. Т.359. № 1. С. 109-111.

164. Трубицын В.П., Рыков В.В. // Российский журнал наук о Земле. 1999. Т. 1. № 1. С. 1-11.

165. Трубицын В.П., Рыков В.В. Мантийная конвекция с плавающими континентами // Проблемы глобальной геодинамики. М.: ГЕОС, 2000. С.7-28.

166. Турчанинов И.А., Марков Г.А., Иванов В.И., Козырев A.A. Тектонические напряжения в земной коре и устойчивость горных выработок. JT. Наука, 1978. 256 с.

167. Управление горным давлением в тектонически напряжённых массивах. Часть 1. / Под ред. М.В. Курлени. Апатиты: Изд. КНЦ РАН, 1996. 159 с.

168. Ушаков С.А. Строение и развитие Земли // Физика Земли. Т. 1. / Под ред. В.В. Федынского. М.: ВИНИТИ, 1974. 269 с.

169. Физические свойства горных пород и полезных (петрофизика). Справочник геофизика / Под ред. Н.Б.Дортман. М.: Недра, 1976. 527 с.

170. Филатова В.Т. Методика объёмного моделирования рудных районов на основе гравимагнитных данных (на примере Мончегорского рудного района). Автореф. дисс. .канд. геол.-минер. наук. JL: ЛГУ, 1990. 17 с.

171. Филатова В.Т. Возможный механизм выведения пород нижней части континентальной коры на поверхность в свете концепции двухъярусно-сти тектоники плит // Прикладная геофизика. 1994. Вып. 130. С. 125-131.

172. Филатова В.Т. Объёмная модель Мончегорского рудного района на основе гравимагнитных данных // Отечественная геология. 1995. № 10. С.65-72.

173. Филатова В.Т. Геодинамические режимы при формировании Лапландского гранулитового пояса (Кольский полуостров) //ДАН. 1996. Т.349. № 5. С.682-684.

174. Филатова В.Т. Особенности глубинного строения Федорово-Панского интрузива по результатам анализа гравитационного поля (Кольский полуостров)//Отечественная геология. 1997 а. №11. С.47-51.

175. Филатова В.Т. Глубинное строение и особенности залегания массива Сакен по данным гравиразведки //Разведка и охрана недр. 1997 б. № 12. С.14-15.

176. Филатова В.Т. Лапландский гранулитовый пояс: модель глубинного строения и реконструкция геодинамических обстановок при его формировании //Отечественная геология. 1998. № 5. С.38-44.

177. Филатова В.Т. Возможные геодинамические обстановки при формировании лапландских гранулитов (Кольский полуостров) // Российский геофизический журнал. 2000а. № 17-18. С. 55-63.

178. Филатова В.Т. Условия генерации высоких давлений при формировании Лапландского гранулитового пояса // Российский геофизический журнал. 20006. № 19-20.С. 51-55.

179. Филатова В.Т. Численная модель формирования крупной коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза (Лапландский гранулитовый пояс, Кольский полуостров) // ДАН. 2001. Т.376. № 2. С. 253-257.

180. Филатова В.Т. Особенности формирования Лапландского гранулитового пояса: внутрикоровая обдукция и образование коллизионной структуры при отсутствии явлений орогенеза // Отечественная геология. 2002а. № 1. С. 63-68.

181. Филатова В.Т. Характер динамики тектонических процессов при формировании земной коры северо-востока Балтиского щита (Лапландско-Печенгский район) // Российский геофизический журнал. 20026. № 25-26. С. 55-64.

182. Филатова В.Т. Особенности формирования полей напряжений в Беломорском мегаблоке при режиме коллизионной геодинамики // ДАН. 2002в. Т.382. № 6. С. 821-825.

183. Филатова В.Т. Эволюция Беломорского мегаблока в режиме коллизионной геодинамики: особенности формирования полей напряжений при региональном сжатии // Российский геофизический журнал. 2002г. № 27-28. С. 51-57.

184. Филатова В.Т., Виноградов А.Н. Оценка влияния термомеханических эффектов на режимы метаморфизма и гранитообразования в Лапландском гранулитовом поясе (Кольский полуостров) //ДАН. 1999. Т.366. № 5. С.684-687.

185. Филатова В.Т., Виноградов А.Н. Метаморфизм и геодинамика Лапландско-Беломорско-Кольского коллизиона: математическое моделирование и оценка роли термомеханических процессов // Отечественная геология. 2000. № 6. С.58-63.

186. Хаин В.Е. Общая геотектоника. М.: Недра, 1973. 511 с.

187. Хаин В.Е. Эволюция геологических обстановок в истории Земли // Эволюция геологических процессов в истории Земли. М.: Наука, 1993. С.29-37.

188. Хаин В.Е., Ломизе М.Г. Геотектоника с основами геодинамики. М.: изд. МГУ, 1995.472 с.

189. Чередниченко А.И. Тектонофизические условия минеральных преобра зований в твёрдых горных породах. Киев: Наук. Думка, 1964. 184 с.

190. Шарков Е.В., Смолькин В.Ф., Красивская И.С. Раннепротерозойская магматическая провинция высокомагнезиальных бонинитоподобных пород ввосточной части Балтийского щита // Петрология. 1997. Т.5. № 5. С. 503-522.

191. Шарков Е.В., Богатиков O.A., Красивская И.С. Роль мантийных плюмов в тектонике раннего докембрия восточной части Балтийского щита // Геотектоника. 2000. № 2. С. 3-25.

192. Шаров Н.В. Литосфера Балтийского щита по сейсмическим данным. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1993. 145 с.

193. Шаров Н.В., Виноградов А.Н., Галдин Н.Е. и др. Сейсмогеологиче-ская модель литосферы северной Европы: Лапландско-Печенгский район. Апатиты: изд. КНЦ РАН, 1997. 226с.

194. Щеглов А.Д., Москалёва В.Н., Марковский Б.А. и др. Магматизм и металлогения рифтогенных систем восточной части Балтийского щита. СПб.: Недра, 1993. 244 с.

195. Шерман С.И. О потенциальной способности глубинных разломов к магмаконтролирующей деятельности // Вест. Науч. информ. Забайкал. Отд. Геогр. о-ва СССР. Чита. 1966. № 5. С. 16-24.

196. Шолпо В.Н. Конвекция, диапиризм, адвекция // Нелинейная геодинамика. М.: Наука, 1994. С. 168-180.

197. Шолпо В.Н. Размышления о нелинейной геодинамике // Геотектоника. 1996. №6. С. 29-37.

198. Шолпо В.Н. Процессы самоорганизации в тектонике и геодинамические модели // Геотектоника. 2002. № 2. С. 3-14.

199. Эволюция земной коры и эндогенной металлогенической зональности северо-восточной части Балтийского щита / И.В. Под ред. Белькова. JI.: Наука, 1987. 109 с.

200. Эндогенные режимы и эволюция магматизма в раннем докембрии / Под ред. И.Д. Батиевой и А.Н. Виноградова. СПб.: Наука, 1991. 198 с.

201. Alapieti Т.Т. The Koillismaa layered igneous complex, Finland its structure, mineralogy and geochemistry, with em phase on the distribution of chromium // Bull. Geol. Surv. Finland. 1982. Vol. 319. 116 p.

202. Alapieti T.T., Filen B.A., Lahtinen J.J. et al. Proterozoic layered intrusions in the Northeastern part of the Fennoscandian Shield И Mineral. Petrol. 1990. Vol. 42. P. 1-22.

203. Amelin Yu. V., Heamon L.M., Semenov V.S. U-Pb geochronology of layered mafic intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the timing and duration of Paleoproterozoic continental rifting // Precambrian Res. 1995. Vol. 75. P. 31-46.

204. Amelin Yu.V., Semenov V.S. Nd and Sr isotope geochemistry of mafic layered intrusions in the eastern Baltic Shield: implications for the evolution of Paleoproterozoic continental mafic magmas // Contr. Mineral. Petrol. 1996. Vol. 124. P. 255-272.

205. Balashov Yu.A., Bayanova T.B., Mitrofanov F.P. Isotope data on the age and genesis of layered basic-ultrabasic intrusions in the Kola Peninsula and northern Karelia, northestern Baltic Shield // Precambrian Res. 1993. Vol. 64.1.4. P. 197-205.

206. Barbey P., Convert J., Moreau B., et al. Petrogenesis and evolution of an early Proterozoic collision orogenic belts: the granulite belt of Lapland and Belo morides (Fennoscandia)//Bull. Geol. Soc. Finland. 1984. Vol. 56. Part 1-2. P. 164-188.

207. Bayanova T.B., Smolkin V.F. U-Pb isotopic study of the layered intrusions of the northern Pechenga area, Kola Peninsula // Program and Absracts IGCP Project 336 Symposium in Rovaniemi, Finland, 1996. University of Turku, Publ. 33. 1996. P. 49.

208. Berthelsen A., Marker M. Tectonics of Kola collision suture and adjacent Archean and Early Proterozoic terrains in the north-eastern region of the Baltic Shield//Tectonophysics. 1986. Vol. 126. № 1. P. 31-55.

209. Blackett P.M.S. Comparison of ancient climates with ancient latitudes deduced from rock magnetic measurements // Proc. Roy. Soc. 1961. Vol. 263. P. 236-248.

210. Blacket P.M.S., Clegg J.A., Stubbs P.H.S. An analysis of rock magnetic data //Proc. Roy. Soc. 1960. Vol. 256. P. 291-322.

211. Bogdanova M.N., Yefimov M.M. Origin of parental anorthosite magmas: tectonic and metamorphic processes in the evolution of anorthosites (Kolvitsa anorthosite association). Apatity: KSC RAS, 1993. 62 p.

212. Bott M.H., Kusznir N.J. The origin of tectonic stress in the lithosphere // Tectonophysecs. 1984. Vol. 105. № 1-4. P. 1-13.

213. Buyanov A.F., Glaznev V.N., Mitrofanov F.P., Raevsky A.B. Three-dimensional modelling of the Lapland Granulite Belt and adjacent structure of the Baltic Shield from geophysical data // Norg. geol. unders. Spec. Publ. 7. 1995. P. 167-178.

214. Conrad C.P., Molnar P. The growth of Rayleigh-Teylor-type instabilities in the lithosphere for various rheological and density structures // Geophys. J. Int. 1997. Vol. 129. P. 95-112.

215. Fukao Y., Maruyama S., Obayashi M., Inoue H. Whole mantl P-wave tomography // J. Geol. Soc. Japan. 1994. Vol. 100. № 1. P. 4-23.

216. Gaal G., Gorbatschev R. An Outline of the Precambrian Evolution of the Baltic Shield//Precambrian Res. 1987. Vol. 35. P. 15-52.

217. Gaal G., Berthelsen A., Gorbtschev R., Kesola R., Lentonen M.I., Marker M., Raase P. Structure and composition of the Precambrian crust alongthe Polar profile in the northern Baltic Shield // Tectonophysics. 1989. Vol. 162. №1-2. P. 1-25.

218. Ganchin Y.V., Smithson S.B., Morozov I.B. et al. Seismic studies around the Kola Superdeep Borehole, Russia // Tectonophysics. 1998. V. 288. P. 1-16.

219. Genser J., Wees J.D., Cloetingh S., Neubauer F. Eastern Alpine tectono-metamorphic evolution: Constraints from two-dimensional P-T-t modeling // Tectonics. 1996. Vol. 15. № 2. P. 584-604.

220. Grad M., Guterch A., Lund C.-E. Seismic models of the lower lithosphere beneath the southern Baltic Sea between Sweden and Poland // Tectonophysics. 1991. Vol. 189. P. 219-227.

221. Guggisberg B., Berthelsen A. A two-dimensional velocity model for the Lithosphere beneath the Baltic shield and its possible tectonic Significance // TERRA cognita. 1987. Vol. 7. № 4. P. 631-638.

222. Guggisberg B., Kaminski W., Prodehle C. Crustal structure of the Fennoscandian Shield. A traveltime interpretation of the long-range Fennolora seismic refraction profile// Tectonophysics. 1991. Vol. 195. №2/4. P. 105-137.

223. Heamon L.M. Global mafic magmatism at 2.45 Ga: Remnants of an ancient large igneous province? // Geology. 1997. Vol. 25. № 4. P. 299-302.

224. Huhma H. Sm-Nd, U-Pb and Pb-Pb isotopic evidence for the origin of the Early Proterozoic Svecokarelian crust in Finland // Bull. Geol. Surv. Finland. 1986. Vol. 337.48 p.

225. Kesola R. Taka-Lapin metavulkaniitit ja niiden geologinen ymparisto. Summary: metavolcanic and associated rocks in the northernmost Lapland // Geol. Surv. Finl. Report of Investigation 107. Espoo. 1991. 62 p.

226. Kirby S.h. Rheology of the lithosphere // Rev. Geophys. Space Phys. 1983. Vol. 21. P. 1458-1487.

227. Kirby S.H., Kronenberg A.K. Rheology of the lithosphere: selected topics. //Rev. Geophys. 1987. Vol. 25. P. 1219-1244.

228. Kramm U., Kogarko L., Kononova V., Vartiainen H. The Kola alkaline province of the CIS and Finland: Precise Rb-Sr ages define 380-360 Ma age range for all magmatism // Lithos. 1993. Vol. 30. P. 33-44.

229. Kroner A. Archean to early Proterozoics and crustal evolution : a review // Rev. Brasil. Geocienc. 1982. V.12. № 1-3. P.15-31.

230. Maruyama S. Plume tectonics // J. Geol. Soc. Japan. 1994. Vol. 100. № 1.1. P. 24-49.

231. McKenzie D., Parker R.L. The North Pacific: An example of tectonic on a sphere //Nature. 1967. Vol. 216. P. 1276-1280.

232. McKenzie D. P., Roberts J.M., Weiss N.O. Convection in the Earth's mantle: towards a numerical simulation. //J. Fluid Mech. 1974. Vol. 62. Pt. 3. P. 465-538.

233. Melezhik V.A., Hudson-Edwards K.A., Skuf in P.K., Nilson L.-P. Pech-enga area, Russia Part 1: geological setting and comparison with Pasvic, Norway //Trans. Instn. Min. Metall. (Sect. B: Appl. Earth sci.). 1994. Vol. 103. P.129-145.

234. Melezhik V.A., Sturt B.F. General geology and evolutionary history of the Early Proterozoic Polmak Pasvik - Pechenga - Imandra - Varzuga - Ust'Ponoy Greenstone Belt in the Northeastern Baltic Shield //Earth-Science Reviews. 1994. Vol. 36. P.205-241.

235. Merilainen R. The granulite complex and adjacent rocks in Lapland, northern Finland//Geol. Surv. Fini. Bull., 281, 1976, 129 p.

236. Mitrofanov F.P., Pozhilenko V.I., Smolkin V.F. et al. Geology of the Kola Peninsula. Apatity: KSC RAS, 1995. 144 p.

237. Morgan W.J. Rises, trenches, great faults and crustal blocks // J. Geophys. Res. 1968. Vol. 73. P. 1959-1982.

238. Morgan W.J. Convection plumes in the lower mantle // Nature. 1971. Vol. 230. P. 42-45.

239. Pavlenkova N.I. The nature of seismic boundaries in the continental lithosphère//Tectonophysics. 1988. Vol. 154. P. 211-255.

240. Ranalli G. Rheology of the lithosphere in space and time. // Burg, J.-P. & Ford, M. (eds). Orogeny Through Time. Geol. Soc. Spec. Publ. 1997. No. 121. P. 19-37.

241. Ranalli G., Murphy D.C. Rheological stratification of the lithosphere // Tectonophysics. 1987. Vol. 132. P. 281-295.

242. Ringwood A.E., Kerson S.E., Hiberson W., Ware N. Origin of kimberlites and related magmas // Earth Planet. Sci. Lett. 1992. Vol. 113. P. 521-538.

243. Runcorn S.K. Palaemagnetic evidence for continental drift and itsgeophysical cause I I Continental drift. Academic Press. New York and London. 1962. P. 1-40.

244. Sbar J.L., Sykes L.R. Contemporary compressive stress and seismicity in Eastern North America: an example of intraplate tectonics // Bull. Geol. Soc. 1973. Vol. 84. P. 1861.

245. Sibson R.H. Frictional constraints on thrust, wrench and normal faults // Nature. 1974. Vol. 249. P. 542-544.

246. Stille H. Einfuhrung in der Bau Nordamerikas. B.: Borntraeger, Berlin, 1940.443 s.

247. Trubitsyn V.P. and Rykov V.V. A 3-D numerical model of the Wilson cycle // J. Geodynamics. 1995. Vol.20. P. 63-75.

248. Wilson J.T. A new class of faults and their bearing on continental drift // Nature. 1965. Vol. 207. P. 343-347.

249. Windley B.F. Precambrian Europe // D. Blandell, R. Freeman, S. Mueller (Eds.). A Continent Reveald. The European Geotraverse. Cambridge University Press. 1992. P.139-152.

250. Zeyen H., Fernandez M. Integrated lithospheric modeling combining thermal, gravity, and local isostasi analysis: application to the NE Spanish geotransect // J. Geophys. Res. 1994. Vol. 99. P. 18089-18102.

Информация о работе

Филатова, Валентина Тимофеевна
доктора физико-математических наук
Апатиты, 2004
ВАК 25.00.10

Диссертация

Тектонофизическое моделирование геодинамических режимов формирования континентальной коры - тема диссертации по наукам о земле, скачайте бесплатно

Автореферат

Похожие работы