Geodynamics of formation of the transition zone between the Dnieper-Donets basin and the Donbas foldbelt. Tectonic regimes and kinematic mechanisms of inversion

Abstract

В статті вивчалися геодинамічні умови та природні механізми тектонічної інверсії Дніпровсько-Донецької западини та Західно-Донецького грабена. Методика. Використовувалася оригінальна методика реконструкції полів тектонічних напруг і деформацій та тектонофізичного аналізу геоструктур. Аналітичну базу досліджень склали новітні матеріали геокартування, чисельного моделювання деформацій південної околиці Східноєвропейської платформи та зіставлення модельних і відновлених полів напруг. Результати. В геодинамічній обстановці інтерференції внутрішньоплитного субмеридіонального колізійного стискання з регіональним горизонтально-зсувним полем напруг інверсійні деформації рифтогенної геоструктури відбувалися у підкидо-насувному та зсувному режимах. Це зумовило значні горизонтальні рухи геомас осадових порід, деформаційну складчастість з утворенням трьох інверсійних поверхів – пізньогерцинського (заальсько-пфальського), ранньоальпійського (ларамійського) та пізньоальпійського (аттичного). В них сформовано структурні ансамблі лускатих тектонічних покривів поперечного витискання геомас від осьової до бортових зон, складчастих покривів поздовжнього насування з боку Донецької складчастої споруди та протяжних лінійних анти- і синформ, простягання осей яких орієнтовано ортогонально до напрямку насування геомас. Спільно вони складають тіло сегменту тектонічного вклинювання геомас, що виділено у складі покривно-складчастої системи тектонічного насування регіонального масштабу. Особливістю тектонічного каркасу сегменту є криволінійність площин магістральних насувів, що його обмежують, та дрібніших насувів оперення, які контролюють складчасті покриви насування. Зміна простягання насувів з північно-західного напрямку на території Західно-Донецького грабена на західний на крайньому південному сході западини обумовлена вторгненням сегменту тектонічного вклинювання. Суттєві горизонтальні переміщення осадових геомас в межах геоблоків зумовили вигинання осей прирозломних анти- та синформ з тенденцією прилаштування осей складок до простягання насувів. Через витискання геомас від зони максимального стискання в осьовій частині грабена у зони геодинамічної тіні в межах Орільської улоговини та бортів грабену, в умовах обмеженого геологічного простору перехідної зони сформувалася Західно-Донецька покривно-складчаста тектонічна область. Наукова новизна. Створено оригінальну структурнокінематичну модель тектонічної інверсії Західно-Донецького грабену. Механізм інверсії, завдяки якому рифтогенна структура зруйнована складчастими деформаціями платформного орогенезу, зумовлений тиском мегаблоку-“тектонічного штампу” Донецької складчастої споруди. Під його впливом у грабені сформувався сегмент тектонічного вклинювання, який діагностовано ороклином поперечного висування підсувного типу. Тіло ороклину утворюють ешелоновані, кулісно зчленовані ансамблі антиклінальних підкидо-складок, синкліналей та лускатих покривів насування. У форланді ороклину висування утворилися геодинамічні смуги нагнітання, де сформувалися складчасті зони витискання геомас, які складаються з кулісно зчленованих підкидо-антикліналей. У вершині ороклину, на закінченнях динамічно спряжених магістральних насувів, сформоване передове тектонічне віяло стискання. В тилу тектонічного ороклину, в хінтерланді покривно-складчастої системи на корінні складчастих покривів насування утворені тектонічні сутури. Практична значущість. Розробка структурно-кінематичної моделі тектонічної інверсії ЗахідноДонецького грабену дасть змогу удосконалити геодинамічну модель тектонічної інверсії ДніпровськоДонецького палеорифту, на підставі чого коригуватимуться регіональні схеми тектонічного та нафтогазогеологічного районування.

The article studies the tectonic conditions and natural mechanisms of tectonic inversion of the Dnieper-Donets Basin and the Western Donets Graben. Method. The research uses the original method of reconstruction of fields of tectonic stresses and deformations. It also makes tectonophysical analysis of geostructures was used. The analytical base of the research consisted of the latest materials of geo-mapping, numerical modeling of deformations of the southern edge of the Eastern European platform and comparison of model and reconstructed stress fields. Results. In the geodynamic environment of the interference of the intraplate submeridional collision compression with the regional strike-slip stress field, the inversion deformations of the rift-like geostructure took place in the uplift-thrust and strike-slip modes. This led to significant horizontal movements of geomass of sedimentary rocks, deformation folding with the formation of three inversion floors – Late Hercynian (Saal-Pfalz), Early Alpine (Laramian) and Late Alpine (Attic). They formed structural ensembles of scaly tectonic covers of transverse displacement of geomass a from axial to onboard zones, folded covers of longitudinal approach from the Donbas Foldbelt and long linear anti- and synforms, the axes of which are oriented orthogonally to the direction of geomass advancement. Together they form the body of the Segment of Tectonic Wedging of geomass, which is distinguished as part of the Cover-Folded System of Tectonic Thrusting of regional scale. A feature of the tectonic framework of the Segment is the curvature of the planes of the main thrusts, which limit it, and smaller plumage thrusts, which control the folded covers of the thrust. It is associated with a change in the extension of the thrusts from the north-west in the territory of the Western Donets Graben to the western direction in the extreme south-east of the Basin. Significant horizontal displacements of sedimentary geomas within geoblocks have led to the bending of the axes of near-fracture antiand synforms with a tendency to adjust the axes of the folds to the extension of the thrusts. Due to the displacement of geomas from the zones of maximum compression in the axial part of the Graben to the zones of geodynamic shadow – in the direction of the Oryl depression and Graben boards, the West Donets Cover-Folded Tectonic Region was formed within the transition zone. Scientific novelty. The study completed an original kinematic model of tectonic inversion of the Western Donets Graben was completed. The mechanism of inversion, due to which the riftogenic structure is completely destroyed by folded deformations of platform orogeneses, is caused by the pressure of the “tectonic stamp” of the Donbas Foldbelt. Under its influence, a segment of tectonic wedge was formed in the Graben, which was diagnosed with oroclin of transverse extension of the sliding type. The body of the Oroclin is formed by echeloned, rock-articulated ensembles of anticlinal uplift -folds, synclines and scaly plates–covers of pushing. A geodynamic injection band was formed in the foreland of the Tectonic Orocline extension, where folded zones of geomas displacement were formed, which consist of coulisse articulated uplift anticlines. At the top of the Orocline, at the ends of dynamically conjugate main thrusts, an advanced tectonic compression fan is formed. In the rear of the Oroclin – hinterland are tectonic sutures – the roots of the folding covers of the approach. Practical significance. Development of a structural-kinematic model of tectonic inversion of the Western Donets Graben will allow to improve the geodynamic model of tectonic inversion of the Dnieper–Donets paleorift, on the basis of which regional schemes of tectonic and oil-gas-geological zoning will be adjusted.