Строение литосферы Беломорского региона

C Н.В. Шаров, В.А. Журавлев(Институт геологии Карельского НЦ РАН г..Петрозаводск sharov@krc.karelia.ru; ОАО Морская арктическая геологоразведочная экспедиция г.Мурманск vitalyzh@mage.ru). Строение литосферы Беломорского региона. Материалы XVIII Международной научной конференции (Школы) по морской геологии. Т.3, Москва, 16–20 ноября 2009 г., N3, cc. 272-274 http://rogov.zwz.ru/Marine%20geology%202009_t_3.pdf

Структура земной коры региона имеет сложное мозаично-неоднородное строение. Блоки ограничены зонами глубинных и других крупных разломов, рассекающих всю кору или отдельные ее слои и обуславливающие дискретность ее структуры в горизонтальном направлении. Ни одна из промежуточных границ в коре не прослеживается повсеместно, но это не значит, что региональной расслоенности не существует. Она проявляется в закономерном изменении физических свойств вещества с глубиной, в сохранении мощности отдельных скоростных этажей для одинаковых геострукур.

Из региональных границ в кристаллической коре известны границы К1 и К2, которые разделяют три этажа земной коры со скоростью продольных и поперечных волн: 5.8-6.3 и 3.5-3.8 км/с (верхний этаж), 6.3-6.7 и 3.6-3.9 км/с (средний), 6.8-7.3 и 3.7-4.2 км/с (нижний). Наиболее надежно граница К1 выявлена по интенсивным обменным волнам. В ГСЗ ей отвечает серия отражающих площадок на глубине 12-20 км, но чаще всего это условная граница, отделяющая верхний слой коры с резко меняющейся скоростью по латерали от ослабленного промежуточного, где скорость меняется в более узких пределах (6.2-6.4 км/с).

Другую природуимеет граница К2, прослеженная по отраженным и обменным волнам на глубине 20-35 км со скоростью продольных волн 6.8-7.1 км/с. Разделяемые ею скоростные этажи в отдельных блоках различаются средними величинами сейсмической скорости 0.2 км/с. Преобладающая скорость выше этой границы (6.5-6.6км/с) соответствует кислым породам амфиболитовой фации метаморфизма.

Ниже границы К2 скорость превышает величину 6.8-7.0 км/с. Это может быть субстрат, представленный смесью основных и ультраосновных пород. Волны К1 и К2 часто выделяются в последующих вступлениях. Их большая интенсивность позволяет относить их к отраженным или обменным волнам от достаточно резких границ. По соотношению времен прихода волн К1 и К2 с их аналогами в первых вступлениях можно предположить, что они сформированы отраженными и преломленными волнами от кровли слоев со скоростями: 6.4-6.7 км/с и 6.7-7.0 км/с соответственно.

В целом, сравнительный анализ волновых полей по всем профилям региона позволяет выбрать некую общую (базовую) модель земной коры, которую можно использовать как исходную для выявления общих тенденций изменения физических параметров кристаллической коры по площади. Такая модель является определенной формой аппроксимации реальной скоростной структуры коры, она позволяет представлять разрезы для всех профилей в единой форме и проводить построение трехмерной скоростной модели.

В качестве такой опорной модели для кристаллической коры исследуемого региона была выбрана трехслойная модель со скоростями продольных волн 5.8-6.4 км/с в верхнем слое (верхний этаж), 6.5-6.7 км/с в среднем и 6.8-7.2 км/с в нижнем. Слои разделены отражающими горизонтальными К1 и К2 и отделены от верхней мантии границей М со скоростью 8.0-8.2 км/с. Граница К2 обусловлена изменением реологических свойств пород на больших глубинах и с ней не связано изменение плотности. Из опыта моделирования, граница К1, чаще всего, отражает изменение петрофизических свойств – увеличение основности пород разреза, что, как правило, отражается в увеличении плотности.

Построенная трехмерная скоростная модель основана на базовой модели земной коры до кровли слоев со скоростями 6.0, 6.5, 6.8 и 8.0 км/с. Граница К1 залегает на различных глубинах, в верхней части коры имеются высокоскоростные внедрения и низкоскоростные пропластки мощностью 3-8 км в отдельных блоках. Отмечается общая тенденция уменьшения ее глубины до 13-15 км на юге - востока Кольского полуострова и в отдельных частях Белого моря, а также северной части Архангельской области. В остальной части мощность верхней коры изменятся от 17 до 20 км.

Локальный подъем границы К2 до 18-20 км отмечается в районе геотраверса АР-3 в Белом море и под Мезенской структурой до 25 км и на Кольском полуострове, на фоне средних глубин 28-30 км в других частях региона.

Моря Северного Ледовитого океана - Белое море