3.1. Геологические и структурные факторы

Геологические и структурные факторы формирования инженерно-геологических условий определяют: состав и возраст горных пород, условия их залегания, пространственное положение и строение тектонических элементов, морфологию геологических структур, историю геологического развития региона [133]. Для каждого из главнейших элементов земной коры характерны типичный набор геологических формаций и формациеобразующих пород, специфика постгенетических изменений этих пород; структурные особенности, определяющие условия залегания, характер и степень нарушенности горных пород; определенные гидрогеологические особенности, современные процессы и явления.

3.1.1 Структурные особенности территории

Юго-восток Беларуси, включая территорию г. Гомеля, это область сочленения структурных элементов первого порядка: Воронежской антеклизы и Припятского прогиба [21]. Сочленение Клинцовского грабена Воронежской антеклизы с Припятским грабеном и Северо-Припятским плечом остается недостаточно ясным [2, 19, 20, 21, 90]. Западное периклинальное окончание Воронежской антеклизы, включая Клинцовский грабен, отделено с юго-запада от Припятского грабена и Северо-Припятского плеча Гомельской ступенью, в пределах которой находится значительная часть территории г. Гомеля (рисунок 3.1). На востоке Гомельская ступень отделена от Клинцовского грабена Урицким региональным разломом субмеридионального простирания. С севера Гомельскую ступень отделяет от Суражского погребенного выступа Воронежской антеклизы Суражский региональный разлом, на западе Уваровичский субрегиональный разлом субмеридионального простирания отделяет ее от Северо-Припятского плеча, на юго-западе Северо-Припятский суперрегиональный разлом – от Припятского грабена, с юго-востока ступень отделена от Гремячского погребенного выступа Лоевским региональным разломом.

Описанные структуры выделяются по поверхности фундамента и перекрыты отложениями протерозоя и фанерозоя.

Породы, сформировавшиеся во время киммерийско-альпийского этапа, образуют наклоненную на юг моноклиналь северного крыла Украинской синеклизы.

Рисунок 3.1 – Картосхема основных структурных элементов платформенного чехла юго-восточной части территории Беларуси [156].

1 – тектонические разломы: а – суперрегиональные, б – региональные, в – субрегиональные; 2 – скважина, ее номер; 3 – региональный сейсмический профиль, его номер.

3.1.2 Кристаллический фундамент

Геологическое строение юго-востока Беларуси, включая территорию г. Гомеля, изучены и подробно описаны в научной литературе [21, 116, 131 и др]. Кроме того, в районе Гомеля в разные годы различными организациями (ПО «Белгеология», БелНИГРИ, УП «Геосервис» и др.) проводились геолого-съемочные и изыскательские работы, что позволяет более или менее полно и достаточно обоснованно охарактеризовать геологическое строение данной территории.

Наиболее древними образованиями кристаллического фундамента Беларуси, относимыми к нижнему архею, в настоящее время обычно признаются породы, метаморфизированные в условиях гранулитовой фации [21]. На юго-востоке Беларуси в составе комплекса выделяется кулажинская (AR₁-AR₂kl) серия глиноземистых гнейсов Брагинского гранулитового массива (рисунок 3.2). В магнитном поле массиву соответствует обширная отрицательная аномалия. Вследствие слабой дифференциации магнитного поля в этом районе контуры массива определяются, в основном, по данным бурения [21]. Для кулажинской серии характерно большое однообразие слагающих ее пород. Они представлены однородными по составу глиноземистыми (гранат-биотовыми, силлиманит-биотитовыми, иногда графитсодержащими) и биотитовыми гнейсами гнейсо-гранулитового комплекса, в значительной степени гранитизированными и превращенными в полосчатые мигматиты.

Рисунок 3.2 – Схема структурного районирования кристаллического фундамента территории Беларуси [21].

Гранулитовые структурные зоны: 1 – 2 – Белорусско-Прибалтийский гранулитовый пояс: 1 – гранулитовые блоки, 2 – зоны бластомилонитов (цифры в кружках: 1 – Гродненская, 2 – Волковысская, 3 – Щарская, 4 – Дятловская, 5 – Ивацевичская); 3 – Рудьмянская шовная зона; 4 – гранулитовые массивы и блоки. Гранитогнейсовые структурные зоны: 5 – позднеархейские структурные зоны; 6 – Околовская грабен-синсклиналь. Вулканоплутонический пояс: 7 – переработанное гнейсовое основание; 8 – вулканоплутонические формации; 9 – наложенные впадины. Разрывные нарушения: 10 – 11 – главные структурообразующие разломы (10 – суперрегиональные, 11 - региональные и локальные); 12 постконсолидационные разломы. А-В – линия сейсмического профиля Гродно-Старобин.

Сведения о внутреннем и глубинном строении Брагинского массива практически отсутствуют. Судя по данным геотраверса II [21], мощность консолидированной земной коры в его пределах достигает 50 км, а мощность «гранитно-метаморфического» слоя – 22 км. Массив с севера и запада ограничен глубинными разломами – соответственно Суражским и Василевичским (рисунок 3.3). Последний на юге, по-видимому, смыкается с Головановской шовной зоной [131].

Рисунок 3.3 – Схема размещения главных структурообразующих разломов кристаллического фундамента территории Беларуси [21].

1 – субмеридиональные разломы раннеархейского (?) заложения, 2 – разломы меридионального простирания предположительно архейского заложения, 3 – разломы северо-восточного простирания позднеархейского заложения, 4 – разломы северо-восточно-субширотного простирания раннепротерозойского заложения.

Преобладающее распространение в фундаменте имеют разломы субмеридионального и северо-восточного простирания (структурообразующие) (рисунок 3.3), а так же северо-западного и субширотного простирания (постконсолидационные) (рисунок 3.4).

Субмеридиональная сруктурно-формационная зональность древнейшего в фундаменте Беларуси чарнокит-гранулитовоаго мегакомплекса свидетельствует, по-видимому, о существовании уже на раннем (раннеархейском ?) этапе геологического развития региона тектонической неоднородности земной коры – первичной геоблоковой делимости [21]. Очевидно, именно с этим этапом связано заложение субмеридиональной системы разломов. Время их наибольшей тектонической активности относится, вероятно, к позднему архею – началу протерозоя, когда вдоль ослабленных зон произошли значительные дифференциальные перемещения гранулитовых блоков, а ограничивающие гранулитовый пояс шовные зоны явились зонами интенсивного осадконакопления и рудогенеза. Свою тектоническую активность разломы субмеридионального простирания сохранили и в более поздние этапы развития региона.

Одними из крупнейших меридиональных разломов является Василевичский, ограничивающий с запада Брагинский гранулитовый массив (рисунок 3.3). Он пересекается со смещением разломами северо-западного и северо-восточного направления, что свидетельствует о его древнем, архейском, заложении, хотя подвижки по нему происходили и в более позднее время.

К разломам северо-восточно-субширотного простирания (азимут 50-80^о СВ) относится суперрегиональный Пержанско-Суражский разлом, в северной свой части отделяющий Брагинский гранулитовый массив от Осницко-Микашевичского вулкано-плутонического пояса, а на юго-западе – Осницко-Микашевичский вулкано-плутонический пояс от Околовской грабен-синклинали (рисунок 3.3). Положение этого разлома устанавливается по резкой смене отрицательных магнитных аномалий, свойственных области распространения гнейсовых толщ высокоинтенсивными аномалиями с мелкопетельчатым рисунком, характерным для областей проявления орогенного магматизма. В западной части разлом ориентирован в северо-восточном направлении (азимут 50⁰ СВ), затем резко меняет свое простирание на субширотное (азимут 80⁰ ВСВ), разлом имеет крутое падение на юго-восток. По данным Соллогуба [21], этот разлом проникает на глубину до 80-90 км и отчетливо фиксируется по нарушенности поверхности Мохо. Преимущественная локализация Пержанского разлома и других разломов северо-восточного и субширотного направления в пределах области развития раннепротерозойского магматизма, а также установленное в ряде случаев их магмо- и рудоконтролирующее значение указывают на их несомненную роль в становлении и развитии вулканоплутонического пояса во второй половине раннего протерозоя. Время заложение Тетеревского регионального разлома северо-восточного простирания (рисунок 3.3), связанного с развитием зоны Осницко-Микашевичского пояса, – вторая половина раннего протерозоя [21, 131].

Большинство разломов описанной системы, возникнув в раннем протерозое, сохранили свою тектоническую активность и в последующие этапы развития территории, в частности, в позднем рифее и венде, когда вдоль ослабленных зон фундамента формировался Волыно-Оршанский авлакоген.

Разломы северо-западного простирания имеют устойчивое направление по азимуту 305-315⁰ СЗ (рисунок 3.4). Это прямолинейные, разной протяженности разломы типа сбросов и сдвигов. По площади они распространены неравномерно. Намечаются зоны шириной около 40-50 км сближенных прерывистых разломов. Одной из таких нечетко проявленных зон является Докшицкая, протягивающаяся по линии Поставы – Докшицы - Гомель. Разломы в ее пределах имеют длину в среднем 20-50 км. Лишь единичные разломы, например – Добрянский и Гомельский, протягиваются на 100-150 км. Зоны разломов северо-западного простирания, являясь секущими по отношению ко всем структурам фундамента и рассмотренным выше системам разломов, параллельны линии Тейссейра-Торнквиста, ограничивающей с юго-запада Восточно-Европейскую платформу. Это позволяет связывать возникновение северо-западной системы разломов с активизацией тектонических движений в краевой части платформы. Время заложения этих разломов приходится, по-видимому, на конец раннего протерозоя, о чем свидетельствует появление в это время пояса анортозит-рапакивигранитных плутонов, вытянутых также параллельно краю платформы, и формирование даек северо-западного простирания, сложенных субщелочными долеритами – производными мантийных щелочнобазальтовых магм [21, 131].

Рисунок 3.4 – Схема размещения главных постконсолидационных разломов кристаллического фундамента Беларуси [21].

1 – разломы северо-западного простирания раннепротерозойско-рифейского заложения, 2 – разломы субширотного простирания рифейского заложения.