Магнитное поле Беларуси и его районирование совместно с гравитационным полем

В  магнитном поле Беларуси  можно выделить несколько зон. На западе –  Белорусско-Балтийская зона: система линейных полосовых аномалий интенсивностью до 1000–2000 нТл и более северо-восточного простирания. Центрально-Белорусская выделяется полосой отрицательного поля северо-восточного направления с ярко выраженными на его фоне локальными положительными аномалиями.  На  северо-востоке Беларуси фиксируется сложно построенный ансамбль положительных аномалий с общим северо-северо-западным простиранием (Витебская зона).  Все перечисленные зоны примерно на широте г. Полоцк срезаются системой магнитных аномалий широтного простирания. Восточной части Беларуси соответствует крупный массив аномалий разнообразной формы с общим широтным простиранием (Могилевская зона). В Припятском прогибе магнитное поле преимущественно отрицательное, с локальными положительными аномалиями широтного направления. В Подлясско-Брестской впадине оно в целом положительное и  разноориентированное.

Районирование геофизических полей. Наблюденные магнитные и гравитационные аномалии несут в себе «видимую» картину разломной тектоники, это дает основания  по известным критериям (цепочкам аномалий, резкому сдвигу изолиний полей, «срезанию» одного поля другим, градиентным полосам и т. д.) выделить глубинные разломы и районировать территорию Беларуси по зонам однородности геофизических полей. При этом анализ  гравитационного и магнитного полей на основе  тектонического строения фундамента  Беларуси   и   концепции трех сегментов Восточно-Европейской платформы –  Фенноскандии, Сарматии и Волго-Уралии) – позволяет выделить  крупные зоны геофизической однородности, соответствующие трем указанным сегментам и зоне их сочленения (рис. 18).

В геофизических полях четко выделяется Центрально-Белорусская зона  как цепочка перемежающихся между собой полосовых  максимумов  и минимумов северо-восточного простирания. Но в ее пределах  наблюдаются и четкие проявления аномалий как северо-западного, так и широтного простирания, а также аномалии  изометричной формы, что может  указывать на наложенные процессы активизации. Северная часть Центрально-Белорусской зоны попадает в область сочленения  упомянутых ранее трех сегментов Восточно-Европейского кратона. Эту область нельзя охарактеризовать  каким-либо  одним типом геофизических полей. В значительной степени это узел различно направленных  аномалий разного знака и интенсивности. В целом Центрально-Белорусскую зону можно рассматривать  как   шовную зону состыковки (субдукции, а затем и коллизии) в раннем протерозое Фенноскандинавского и Сарматского сегментов.

Фенноскандинавскому сегменту отвечают следующие зоны однородности полей: Литовско-Белорусская, Рижско-Полоцкая, Таллиннско-Псковская и Новгородская. Первая представляет собой систему полосовых гравитационных и магнитных аномалий северо-восточной  ориентации  и прослеживается до Полоцко-Курземской широтной зоны разломов. Рижско-Полоцкая и  Таллиннско-Псковская – это зоны знакопеременных аномалий соответственно  субмеридионального и северо-западного  простирания. Новгородская зона   представляет собой сочетание крупных  отрицательных аномалий гравитационного и магнитного полей, в изолиниях которых видны северо-западные и северо-восточные  направления.

Сарматскому сегменту соответствует Восточно-Белорусская зона однородности  геофизических полей. В ее южной части – это субширотные аномалии Припятского прогиба. В северной – сложно построенные поля с выраженной северо-восточной и скрытой субмеридиональной ориентировками

В 1974 г. при составлении Тектонической карты Беларуси академик Р.Г.Гарецкий по данным гравитационных и магнитных аномалий  выделил Полоцкий  разлом, который был охарактеризован как  краевой суперрегиональный  доплатформенный, протягивающийся в субширотном направлении более чем на 650 км и ограничивающий Латгальский,  Полоцкий и Смоленский древние массивы фундамента.  В последующем при районирования территории запада Восточно-Европейской   платформы по геофизическим типам земной коры этот разлом  был прослежен до Балтийского моря и одновременно была выявлена сопровождающая его сеть субширотных разрывов, которые были  объединены в Полоцко-Курземскую зону (пояс) глубинных разломов – шовную зону.

На западе этот разлом трассируется на Неманскую разломную зону, которая состоит из серии сбросов, рассекающих  каледонский структурный комплекс и имеющих амплитуду по поверхности фундамента до 100 - 150 м. Южный краевой разлом можно именовать Неманско-Полоцким.

Северный краевой разлом примерно проходит близ г.Локня, а на западе состыкуется с западной оконечностью Лиепайско-

В намеченных пределах Полоцко-Курземский пояс разломов вытянут почти на 800 км при ширине120-180 км, с севера и юга ограничен названными разломами, которые представляют собой узкие зоны, состоящие из серии кулисообразно подставляющих друг друга и параллельных один другому разрывов типа сбросов, а иногда и взбросов.

В целом для Полоцко-Курземского пояса характерны субширотное простирание осей гравитационных и магнитных аномалий, а также полоса в основном субширотных минимумов аномалий  силы тяжести.

Западная часть пояса, которая приходится на побережье Балтийского моря, отличается широким развитием разрывных дислокаций, которые разделяют поверхность фундамента и каледонский, а частично и герцинский платформенный чехол на серию грабенов, горстов, выступов, ступеней, достаточно хорошо изученных в связи с их нефтегазоносностью. Это – пояс существенного сгущения разломов, за пределами которого количество разрывов резко сокращается. Поверхность фундамента здесь залегает на отметках от  -1 до  -3 км. Страна Панама является демократической республикой с отличным климатом и множеством других интересных особенностей, прочитать об этом и не только наиболее подробно вы смоежете на сайте gyeografiyamira.ru.

Далее к востоку структура платформенного чехла изучена слабо. В районе к северу от г.Полоцк   белорусский геофизик Л.А.Мастюлин   выделил Верхнедвинский грабен, северная и южная границы которого практически совпадают с границами пояса разломов, а глубины залегания фундамента оценивались от 0,7  до 1,2 км. Этот грабен примерно соответствует выделенному ранее по увеличенной мощности отложений венда (до 300 – 400м) Полоцкому структурному заливу.

Для  изучения рельефа поверхности фундамента были выполнены детальные гравиметрические и магнитометрические работы по профилю Миоры-Верхнедвинск-Кострово почти вкрест простирания пояса и проведена комплексная интерпретация геофизических полей, глубин залегания верхних кромок магнитоактивных тел, данных сейсморазведки, магнитотеллурических зондирований (МТЗ) и глубокого бурения по северной части Беларуси. На основании этих материалов структура Полоцко-Курземского пояса по поверхности фундамента представляется в виде крупного линейно выраженного прогиба, с глубиной залегания фундамента в его центральной части более 1 км, расположенного между валообразными поднятиями, прижатыми к краевым разломам. Глубина залегания фундамента на поднятиях  –  0,4 – 0,5 км  (рис.38).

По данным ГСЗ профиля Советск-Кохтла-Ярве в северной части пояса  между   г.г. Шяуляй  и Рига мощность земной коры достигает значений 60–65 км; нижний (базальтовый»), средний («диоритовый») и верхний («гранитный») слои имеют примерно одинаковую мощность; поверхность Мохо носит ступенчатый характер с амплитудами до 15 км. Ниже поверхности Мохо примерно на 10 км выделяется  еще подобная граница, что может быть интерпретировано как присутствие в разрезе земной коры слоя «коро-мантийной смеси». По данным МОВЗ  на профиле «Браслав-Плещеницы» и комплексной интерпретации геофизических полей для восточной  части пояса также характерны две  поверхности Мохо: одна на глубине 50–53 км, а вторая – на глубине 35–40 км, между ними прогнозируется слой «коро-мантийной смеси». При этом поверхность Мохо на профиле моноклинально падает  на север примерно от 40 км на южном борту зоны до 45–50 км в ее центральной части.

В пределах Полоцко-Курземского пояса по данным МТЗ выделены две аномалии электропроводности: Западно-Литовская и Полоцкая – см. рис.20. При этом первая в своей большей части укладывается непосредственно в контур пояса, а центральная часть второй совпадает с южной  границей пояса.

Существенной  особенностью обеих аномалий является то, что электропроводящие слои приурочены к нижним этажам земной коры: глубина их верхней кромки в большинстве точек зондирования более 20 км, а величины суммарной продольной проводимости близки и составляют 100–300 См. По этим двум параметрам рассматриваемые аномалии отличаются от аномалий, расположенных к северу и югу от пояса.

Для Западно-Литовской аномалии вдоль профиля ГСЗ «Советск-Кохтла-Ярве» положение верхней кромки электропроводящего слоя коррелирует с глубиной изотермы 600оС, приуроченной к границе Мохо. В таких условиях может происходить дефлюидизация водосодержащих минералов, например роговой обманки или биотита.

Для Полоцкой аномалии температура на границе Мохо ниже.  В этом случае  увеличение проводимости связывается с концентрацией флюидов в зоне разуплотнения, приуроченного к нижней коре, и, возможно,  с увеличением доли щелочных минералов – амфиболитов и пироксенов.

Еще одна особенность геоэлектрического поля Полоцко-Курземского пояса – это присутствие в верхней мантии геоэлектрической астеносферы. Для Западно-Литовской аномалии в верхах мантии наблюдается проводящая зона на глубинах 60–70 км, которая пространственно соответствует сейсмической границе  на этих глубинах, зафиксированной на геотраверсе  «EUROBRIDGE» в Литве. Для Полоцкой аномалии глубина до геоэлектрической астеносферы, проводимость которой оценивается в 1000 См, несколько больше – 110–120 км. Она также  совпадает с зоной пониженных скоростей сейсмических волн, зафиксированных на обсерватории «Плещеницы». 

Полоцко-Курземская шовная зона  находит то или иное отражение на картах мощности литосферы, поверхности геоида и  регионального магнитного поля, зафиксированного спутником Magsat. Так, на первой карте он совпадает с субширотной полосой пережима  изопахит и характеризуется  относительно пониженной мощностью литосферы 140–170 км. При этом по меридиану г.Полоцка эта полоса делится на западную часть, где мощность литосферы более 160 км, и на восточную – менее 160 км.  В поверхности геоида пояс выражен впадиной субширотного простирания. На карте  магнитного поля  по Magsat он лежит в зоне южной части субширотного градиентного поля.

Западная часть Полоцко-Курземского пояса состыкуется с Готландским тектоническим поясом, выделенным по сейсмическим данным российским геофизиком А.А.Островским. Он характеризуется увеличенной мощностью земной коры на 2 - 3 км по сравнению с соседними площадями, причем в его пределах выявлено две поверхности Мохо (на глубине 45 и 60 км). К нему приурочены наиболее высокие (до 60–80 mW/м2) значения теплового потока. Природа Готландского пояса окончательно не выяснена. Скорее всего, это – протерозойский рифт или реликт древней континентальной окраины. Соотношение Готландского и Полоцко-Курземского поясов пока что неясно. Возможно, последний в районе побережья Балтийского моря испытывает существенный поворот на северо-запад и продолжается дальше в виде Готландского пояса – тогда они представляют собой единый крупнейший тектонический элемент кратона. Не исключено и торцовое сочленение этих поясов между собой.

На востоке Полоцко-Курземский пояс  разделяется Нелидовским выступом на две ветви. Северная ветвь продолжается на Тверской грабен, а южная – на Гжатский. Здесь, в южной части пояса, происходит сложное сочленение рифейских структур: с юго-запада Волыно-Оршанского авлакогена, с северо-востока Валдайского  и Крестцовского грабенов,  с востока – Пречистенского, Гжатского и Тверского, а еще несколько восточнее – Московского грабена и Пачелмского авлакогена.

 Исследования геофизических типов  земной коры, пространственной картины рельефа Мохо и поверхности кристаллического фундамента, гравитационного и магнитного полей  показали, что Полоцко-Курземский пояс, наряду с Припятским поясом разломов, образует широтные системы, по которым в позднем протерозое произошли крупные горизонтальные субширотные перемещения южной и северной частей земной коры Белорусско-Прибалтийского региона относительно центрального (Литовско-Белорусского) геоблока. При перемещении по Полоцко-Курземскому поясу произошел правый сдвиг, а по Припятскому – левый с амплитудами порядка 100–150 км.

Увеличение мощности земной коры в пределах пояса, взбросовые дислокации свидетельствуют о том, что после этапов растяжения этот тектонический элемент претерпел напряжения сжатия.

Изучение вариаций во времени  гравитационного и магнитного полей на Белорусско-Балтийском и Белорусском геодинамических полигонах показало изменения этих полей в Полоцко-Курземском поясе, обусловленные современными глубинными тектонофизическими процессами. О современной активизации пояса свидетельствуют и сейсмологические исследования. Так, по записям автономной сейсмической станции, разработанной в Институте прикладных сейсмических исследований Российской Академии естественных наук, и установленной в Полоцко-Курземком поясе, в течение 15 дней зафиксировано 66 микротолчков сейсмической природы с магнитудой 2,05, эпицентры которых локализованы в непосредственной близости от сейсмической станции, а гипоцентры – на глубине около 2,8 км. Появление микроземлетрясений в течение регистрации было неравномерным: микротолчки распределены во времени компактными группами из 10–20 событий, которые прерываются длительными периодами «затишья».