Геологическое строение и история развития купольных структур Северного Приладожья

2
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КУПОЛЬНЫХ СТРУКТУР СЕВЕРНОГО ПРИЛАДОЖЬЯ.
ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА I Обзор представлений о геологическом строении Северного І Іриладожья. 5
1.1. Состояние геологической изученности 5
1.2. Развитие представлений о генезисе окаймленных куполов І Іриладожья 11
1.3. Развитие представлений о геоди нами ческой позиции Приладожья. 17
Выводы. 22
ГЛАВА II. Краткий очерк геологического строения Северного Приладожья. 24
II. 1. Стратиграфия. 24
11.2. Магматические и палингенно-мегасоматические комплексы. 30
П.3. Метаморфическая зональность и ее особенности 32
11.3. Тектоника Северного Приладожья. • 35
Выводы. 48
ГЛАВА III Геологическое строение купольных структур Северного Приладожья. 49 III. 1. Купольные структуры Сортавальской группы. 49
III. 1.1. Кирьявалахтинский купол. 49
III. 1.2. Сортавальский купол. 57
III. 1.3. Йокирантский купол. 64
III. 1.4. Купол Сортокаллио. 68
Ш. 1.5. Иниварский купол. 72
III. 1.6. Купол Хавус. 78
Выводы. 79
III.2. Структуры зоны термальных аномалий (Североладожского купола). 81
ПІ. 2.1 .Общая характеристика купола. 81
ПІ. 2.2. ГранитоидныЙ массив Реускула. 83
III. 2.3. ГранитоидныЙ массив Варонеи. 86
Выводы. 87
ГЛАВА IV Пстрогеохимическая характеристика пород - индикаторов геодинахшчсских обстановок формирования купольных структур. 88
VI. 1. Геохимические особенности мстабазитов Северного Приладожья. 88
УІ.2. Геохимия пород, слагающих ядра куполов Сортавальской группы, 107
VI.3. Геохимнческие особенности гранитоидов зоны термальных куполов 118
Выводы 122
ГЛАВА V Модель эволюции купольных структур Северного Приладожья. 124
Заключение. 128
Литература 130
3
ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ СТРОЕНИЕ И ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ КУПОЛЬНЫХ СТРУКТУР
СЕВЕРНОГО ПРИЛАДОЖЬЯ.
Актуальность темы Северное Приладожъе относится к одному из наиболее изученных в геологачсском отношении регионов юга Балтийского щита. Его характерной чертой
) является широкое развитие гранито-гнсйсовых куполов, впервые описанных О. ,»/ Трюстедтом( 1907) и ставших широко известными после работ П. Эскола (1949). ■^■^ Появившиеся в последнее время новые данные по стратиграфии и магматизму района изменили существующие представления о тектонической эволюции Приладожья. В и настоящее время существуют две основные концепции тектонической эволюции А* Северного Приладожья. как части Ладожско-БотническоЙ зоны дислокаций. Одна из них основана на представлении о внутриплитном положении этой зоны (Л.П. Светов и др., 1992). Вторая концепция, наиболее популярная в настоящее время, рассматривает Ладожско-Ботническую зону как крупную сутуру, разделяющую стабильный Карельский кратон и подвижную свекофеннскую область. В качестве одного из аргументов этой концепции приводится представление об отсутствии сиаличсского фундамента в южной части района (Северо-Западное Нриладожье), поскольку там не обнаружено купольных структур, типичных для северного сектора района. С такой точки зрения геодинампческая позиция Северного и Северо-Западного Приладожья принципиально различна (Ш.К. Балтыбаев и др.. 1996. В.Л. Глебовицкий, В.М Шемякин. 1996. В.И. Шульдинер и др., 1995. 1997). В последние годы появилось представление о развитии Ладожско-Ботнической зоны в режиме транспрессия (Ю.А. Морозов, 1999). Таким образом, проблема ( генезиса окаймленных куполов, как реперов наличия сиаличсского фундамента территории, приобретает особую актуальность в свете выяснения особенностей эволюции района. В этом отношении важным становится выяснение характера контакта ядер куполов и их слоистой оболочки. Также важно определение гсодинамической природы вулканитов сортавальской серии обрамления, что позволит уточнить особенности ранних этапов развития и формирования куполов. Не менее актуален вопрос соотношения структур окаймленных куполов и метаморфизованных и мигматизированных супракрусгалышх толщ нижнего протерозоя. Для района Северо-Западного Пршедбжья установлена высокая термальная активность, сопряженная с локальными проницаемыми зонами. Такие зоны, с известной долей приближения, были определены как термальные купола (В.П. Петров, 1995).
Очевидна, таким образом, необходимость дальнейшего изучения геологического строения граннто-гнейсовых куполов Северного Приладожья. их пространственного положения; определение геодиначической позиции вещественных комплексов, слагающих обрамление куполов; выяснения основных особенностей строения термальных куполов (терматьных аномалий); и определения основных этапов геодинамического развития региона на основе анализа условий формирования купольных структур различных типов.
Цель и шдачи исследования. Целью работы является изучение особенностей геологического строения куполов, проведение их типизации и тектонического районирования, а также выявления структурно-парагенстической связи с другими крупными структурными элементами этой части Балтийского щита для построения модели тектонической эволюции куполов.
В задачи исследования входило изучение: 1) вещественного состава и структуры пород, слагающих инфракрустальный комплекс в ядрах куполов; 2) характера взаимоотношений структурно-вещественных комплексе^ инфраструктуры с суиракрустальнымн толщами обрамления куполов; 3) ""особенностей строения терматьных куполов и их взаимоотношений с породами рамы; а также проведение 4) типизации куполов, основанной на особенностях их строения; 5) тектонического районирования; 6) разработки модели тектонической эволюции куполов.
14
толщ насыщен газами и парами и имеет меньшую плотность, чем вмещающие породы.
К.О. Кратц [32] выделял купола Приладожья как глыбы регенерированною архейского фундамента. Он отмечал более слабую изученность западной группы куполов, что связано как с недостаточной обнаженностью, так и с сильной мигматнзацией и гранитизацией пород сортавальской и ладожской серий. 11оследнее обуславливает большие трудности в разделении мстаосадочных пород и гранито-гнейсов фундамента. К.О. Кратцем были впервые выделены Йокирантская и Лагвасюрьинская глыбы западной группы и ряд расположенных южнее более мелких глыб, выходящих на поверхность в ядрах мелких антиклинальных структур, с-тожснных породами ладожской серии. Он предполагал наличие не вскрытых эрозией глыб фундамента в ядрах антиклинальных структур сортавальской и ладожской серий, которое проявляется в проникновении рсоморфических 1ранигоидов, вызывающих интенсивную грашггизацию. Л. В. Григорьева и Н.Ф. Шинкарсв [18] интерпретируют купола Северного Приладожья как грибообразные днапиры основания в перекрывающий чехол. В качестве причины куиолообразования предполагается реоморфнзм. на что указывают эруптивные котакгы гранитондов с амфиболитами сортавальской серии. Породы обрамления при этом подверглись перекристаллизации, слабой мигматизацни и норфиробластезу.
Согласно второй группе представлений, купольные структуры считаются либо складчатыми, либо глыбовыми поднятиями фундамента. Такая трактовка, по существу, близка к первой.
Во всех упомянутых выше точках зрения в той или иной форме присутствуют указания на участие в сложении купольных структур нижних горизонтов супракрустальных толщ. Наряду с активными контактами между гранитами и осадочно-вулканогенными толщами слоистого обрамления отмечаются факты нормального стратшрафического налегания слоистых толщ на гранитоиды.
Практически всеми исследователями купольных структур Северного Приладожья. начиная с О. Трюстсдга, отмечается согласие структур и четкая последовательность в смснс гранито-гнсйсов куполов на карбонаты и амфиболиты сортавальской серии обрамления. Н. Г. Судовнков [79] писал о параллельности залегания ладожских пород на контакте с овальными площадями гранито-гнейсов. он же отмечал и выклинивание карбонатных горюонгов, которые но простиранию замещались тонкими пластами скариондов. На основе таких наблюдений были высказаны предположения о глыбовом или складчатом характере поднятий фундамента.
По представлениям О. Грюстедта [131] выходы пород древнего фундамента являются поверхностью, на которой с нормальной стратиграфической последовательностью залегают породы кровли. После отложения последних вся толща была смята в складки, а затем породы фундамента обнажились в ядрах антиклиналей в виде эрозионных окон. X. Вяюрюнен [10] полагал, что сланцевые толщи ладожской формации были надвинуты на край позрузнвшсйся жесткой грашпо-гнейсовой глыбы Карельского массива и контакт между фундаментом и покровом имеет тектонический характер. На аллохтоннос залегание пород ладожской формации указывает отсутствие в сс основании базальных образований и широкое развитие инъекций гранита вдоль коштактовой зоны.
15
В 1954 году Н. Г. Судовиковым [79] на примере Северного Приладожья была сформулирована концепция о глыбовой природе (ранито-гнейсовых куполов. В основе этой концепции лежат данные о кругах контактах гран иго-гнейсов с супракрустальными толщами, случаи обратного (под массив) падения контактов, неправильные, угловатые очертания 1ранитоидных ядер или их частей, зоны наложенной сланцеватости, катаю!аза и бластомилонитнзации, отмеченные на периферии выходов гранито-гнейсов, наличие в центральных частях куполов автономных доладожскнх структур. Куполообразованис 179, 97] происходило в одну из фаз ладожской (свекокарельской) складчатости. Глыбы "внедрялись” в вулканогенно-осадочный покров в результате вертикальных движений в обстановке, отвечающей амфиболитовой фации регионального метаморфизма. Периферические части глыб в процессе движений подвергались переработке, что обусловило появление текстур, ориентированных согласно с такими же текстурами окружающих супракрустальных пород.
В 1970 г. Н. Г. Судовиков, В. А. Глебовицкий и др. [80] высказали мнение о почти полной переработке расположенных вблизи оси Ладожской подвижной зоны глыб в связи со свскокарсльским ультраметаморфизмом. Эти исследователи полагают, что глыбы подверглись смешению по поверхностям многочисленных надвигов в направлении с юга на север, причем смешение происходило непосредственно после образования купольных поднятий в связи с тангенциальным сжатием. Гранито-гнейсовые купола лишь отчасти представляют собой диапироидные структуры поднятий фундамента и являются специфическими блоково-купольными структурами, образовавшимися на границе стабильной и подвижной областей. Наибольшее влияние на их формирование оказало наложение двух деформационных циклов, обусловивших сложные взаимоотношения инфра- и супраструктуры.
По мнению Л. А. Предовского [57], начало глыбовых движений совпато уже с эпохой накопления осадков и вулканитов ладожской формации, о чем свидетельствует закономерность в изменении мощностей и состава супракрустальных толщ в обрамлении куполов Приладожья. Также он предполагал, что большая доля площади купольных структур сложена сильно метаморфизованными и мигмаппированными породами слоистых толщ обрамления. A.A. Предовский писал о том, что нельзя говорить о днапирическом или интрузивном характере граниго-гнсйсовых масс, а правомочнее всего рассматривать их как глыбы архейского фундамента входящие в состав сложного антиклинального поднятия, которое было заложено еще в ранние стадии тектонического развития Приладожья. Сходной точки зрения придерживаются и А. А. Казаков с соавторами [27, 28].
М.Л. Черноморский [92] предполагал, что купола Северного Приладожья являются блоково-купольными структурами, испытавшими длительную и сложную вещественно-структурную переработку. Восточная и Западная группы куполов отличаются различным уровнем эрозионного среза.
Па основе анализа гравиметрических данных по территории Северного Приладожья. A.A. Духовский и H.A. Артамонова [23] пришли к выводу', что купола являются тектоническими выступами архейского гранито-гнейсового фундамента, сформировавшимися в два этапа. Первый, нозднеархейский, связан с 1раннгнзацией, "всплыванием'’ Карельского блока и отрывом от него более тяжелого Ладожского блока. В результате происходило “сползание” гнсйсо-