550.361.4+551.244

Фундаментальные общие черты коллизионных надвиговых структур отражают эффект основного тектонического события - горизонтального сокращения в обстановке сжатия и надвигания блоков континентальной коры, сопровождаемого утолщением жесткой верхней коры и вязкими течениями в нижней коре и литосферной верхней мантии. В многочисленных исследованиях раннепротерозойских областей коллизии убедительно показано, что типичной ситуацией для докембрия является образование коллизионных поясов в обстановке высоких температур и, следовательно, реологически слабой литосферы. Тогда горизонтальное сокращение слабой литосферы ограничивается жесткой верхней корой, что находит подтверждение в полевых исследованиях и лабораторных экспериментах. Процесс сокращения коры сопровождается формированием поднятий с образованием «корней» коры, которые могут постепенно размываться в результате эрозии верхней коры и вязких течений. Исследование коллизионной внутриконтинентальной стадии формирования Лапландского гранулитового пояса (ЛГП) проводится на основе комплексной модели тепловой и динамической эволюции областей надвига для реологически расслоенной литосферы (нижняя кора - слабый слой). Двумерное численное моделирование позволило изучить особенности строения и температурной эволюции ЛГП. Показано, что формирование ЛГП вероятно происходило при значениях генерации тепла верхней коры в диапазоне 1.5-2.5 мкВт/м³, что привело к относительно высокотемпературному режиму таких областей в раннем протерозое. При этом градиент температуры выше современных значений, рассчитанных для одномерных моделей, на 15-20 К/км, и тепловой поток соответственно мог достигать значений 90 мВт/м². Такой тепловой режим приводит к относительно низким значениям эффективной вязкости нижней коры и верхней мантии (10²¹-10²² Па·с для нижней коры) в раннем протерозое и создает возможность размывания «корней» коры в ходе эволюции. В процессе эрозии поднятых покровов на поверхность выводятся породы с прогрессивно возрастающей степенью метаморфизма вдоль ограничивающего разлома.

Fundamental common features of collision zones reflect the effect of the main tectonic event - horizontal shortening in compression setting and collision of continental plates by overthrusting, accompanied by the thickening of the upper crust and viscous flow in the lower crust and the upper mantle. In numerous investigations of the early Precambrian structures it was convincingly shown that typical situation for Paleoproterzoic collision belts is the formation in high temperature state, and therefore rheologically weak lithosphere. In such a case lithosphere horizontal shortening is limited be a rigid upper crust, which is supported by both the field and laboratory investigations. The process of the crustal shortening was accompanied by uplifts formation and deep crustal roots, which can be attenuated as a result of the upper crust denudation and viscous flow adjustment. The study of intracratonic collision stage of Lapland Granulite Belt (LGB) formation is performed at the base of the complex thermal and mechanical evolution model of overthrusting process for rheologically layered lithosphere (the lower crust is a weak layer). Finite element 2D numerical modeling is used to study the structural and thermal evolution of the LGB. It was shown that the formation of the LGB probably took place for heat generation rates in the range of 1.5-2.5 mW/m³, and led to relatively high temperature regime of such kind of structures in the Early Proterozoic time. Thermal gradient was 15-20 K/km higher than modern values, calculated for 1-D models, consequently surface heat flow could reach the value as much as 90 mW/m². This thermal regime leads to relatively low effective viscosity of the lower crust and the underlying upper mantle (10²¹-10²² Pa·s for the lower crust) in the Early Proterozoic time and makes it possible attenuation of the crustal roots during the process of evolution. As a result of erosion of uplifts deep crustal rocks exhumation takes place with progressively high-grade metamorphic rocks along the restricting fault.

доктор физико-математических наук, заведующая лабораторией теоретической геофизики Института физики Земли им. О.Ю. Шмидта Российской академии наук

Daly J.S., Balagansky V.V., Timmerman M.J., Whitehouse M.J. The Lapland-Kola orogen: Palaeoproterozoic collision and accretion of the Northern Fennoscandian lithosphere. European Lithosphere Dynamics. Gee D.J. and Stephenson R.A. (eds.) Geological Society. London. Memories. 2006. V. 32. Pp. 579-598.

Cagnard F., Barbey P., Gapais D. Transition between «Archaean-type» and «modern-type» tectonics: Insights from the Finnish Lapland Granulite Belt. Precambrian Research. 2011. V. 187. Pp. 127-142. doi: 10.1016/j.precamres.2011.02.007.

Cagnard F., Barbey P., Gapais D. Transition between «Archaean-type» and «modern-type» tectonics: Insights from the Finnish Lapland Granulite Belt. Precambrian Research. 2011. V. 187. Pp. 127-142. Doi 10.1016/j.precamres.2011.02.007.

Barbey P., Convert J., Moreau B., Capdevila R., Hameurt J. Petrogenesis and evolution of an early Proterozoic collisional orogenic belt: the Granulite belt of Lapland and the Belomorides (Fennoscandia). Bull. Geol. Soc. Finland. 1984. 56. Pp. 161-188.

Gaal G., Berthelsen A., Gorbatschev R., Kesola R., Lehtonen M.I., Marker M., Raase P. Structure and composition of the Precambrian crust along the POLAR Profile in the northern Baltic Shield. Tectonophysics. 1989. V. 162. Pp. 1-25.

Perchuk L.L., Gerya T.V., Van Reenen D.D., Krotov A.V., Safonov O.G., Smit C.A., Shur M.Y. Comparative petrology and metamorphic evolution of the Limpopo (South Africa) and Lapland (Fennoscandia) high-grade terrains. Mineral. Petrol. 2000. V. 69. Pp. 69-107.

Tectonophysics: The European geotraverse. Part 5: The Polar Profile (special issue). 1989. V. 162. No. 1/2.

Перчук Л.Л., Кротов А.В., Геря Т.В. Петрология амфиболитов пояса Тана и гранулитов Лапландского комплекса // Петрология. 1999. №4. С. 356-381.

Berthelsen A., Marker M., 1986. Tectonics of Cola collision suture and adjacent Archean and Early Proterozoic terrains in the northeastern region of the Baltic Shield (part 1). Tectonophysics. 1986. V. 126. Pp. 31-55.

Luosto U., Flueh E.H., Lund C.E. The crustal structure along the POLAR Profile from seismic refraction investigations. Tectonophysics. 1989. V. 162. Pp. 51-85.

Минц М.В., Глазнев В.Н., Корнилов А.Н., Кунина Н.М. и др. Ранний докембрий северо-востока Балтийского щита: палеогеодинамика, строение и эволюция континентальной коры. М.: Научный мир. 1996. 277 с.

Parphenuk O.I. Uplifts formation features in continental collision structures (evolution modeling). Russian Journal of Earth Sciences. 2015. V. 15. ES4002. 8 p. doi: 10.2205/2015ES000556.

Parphenuk O.I. Uplifts formation features in continental collision structures (evolution modeling). Russian Journal of Earth Sciences. 2015. V. 15. ES4002. 8 p. Doi 10.2205/2015ES000556.

Parphenuk O.I. Thermal regime and heat transfer during the evolution of continental collision structures. Russian Journal of Earth Sciences. 2016. V. 16. ES6006. 10 p. doi: 10.2205/2016ES000589.

Parphenuk O.I. Thermal regime and heat transfer during the evolution of continental collision structures. Russian Journal of Earth Sciences. 2016. V. 16. ES6006. 10 p. Doi 10.2205/2016ES000589.

Парфенюк О.И., Марешаль Ж.К. Численное моделирование термо -механической эволюции структурной зоны Капускейсинг (провинция Сьюпериор Канадского щита) // Физика Земли. 1998. №10. C. 22-32.

Парфенюк О.И. Особенности тепловой и структурной эволюции внутриконтинентальных областей коллизии докембрия // Мониторинг. Наука и технологии. 2021. №3(49). С. 11-19. DOI: https://doi.org/10.25714/MNT.2021.49.002.

Парфенюк О.И. Особенности тепловой и структурной эволюции внутриконтинентальных областей коллизии докембрия // Мониторинг. Наука и технологии. 2021. №3(49). С. 11-19. DOI https://doi.org/10.25714/MNT.2021.49.002.

Gapais D., Cagnard F., Gueydan F., Barbey P. Ballevre M. Mountain building and exhumation processes through time: inferences from nature and models. Terra Nova. 2009. V. 21. Pp. 288-294. Doi 10.1111/j.1365-3121.2009.00873.x.

Cagnard F., Gapais D., Barbey P. Collision tectonics involving juvenile crust: the example of the southern Svecofennides. Precambrian Res. 2007. V. 154. Pp. 125-141.

Cagnard F., Durrieu N., Gapais D., Brun J.P., Ehlers C. Crustal thickening and lateral flow during compression of hot lithospheres, with particular reference to Precambrian times. Terra Nova. 2006. V. 18. Pp. 72-78.

Perry H.K.C., Mareschal J.C., Jaupart C. Variations of strength and localized deformation in cratons: The 1.9 Kapuskasing uplift, Superior Province, Canada. Earth Planet. Sci. Lett. 2006. V. 249. Pp. 216-228.

Глебовицкий В.А. Вертикальная зональность эндогенных процессов и разрезы земной коры в докембрийских структурах Балтийского щита // Проблемы комплексной интерпретации геолого-геофизических данных. М.: Наука. 1991. С. 9-31.

Veikkolainen T., Kukkonen I.T., Tiira T. Heat flow, seismic cut-off depth and thermal modeling of the Fennoscandian Shield. Geophys. J. Int. 2017. V. 211. Pp. 1414-1427. doi:10.1093/gji/ggx373.

Veikkolainen T., Kukkonen I.T., Tiira T. Heat flow, seismic cut-off depth and thermal modeling of the Fennoscandian Shield. Geophys. J. Int. 2017. V. 211. Pp. 1414-1427. Doi 10.1093/gji/ggx373.

Vogt K., Matenco L., Cloeting S. Crustal mechanics control the geometry of mountain belts. Earth Planet. Sci. Lett. 2017. V. 460. Pp. 12-21. doi: 10.1093/gji/ggx373.

Vogt K., Matenco L., Cloeting S. Crustal mechanics control the geometry of mountain belts. Earth Planet. Sci. Lett. 2017. V. 460. Pp. 12-21. Doi 10.1093/gji/ggx373.