Региональная геология России

Размещено на http://www.allbest.ru/

Новосибирский государственный университет

Геолого-геофизический факультет

Краткий курс лекций

Учебное пособие для студентов геологических специальностей

Региональная геология России

Д.В. Метелкин

В.А. Верниковский

Н.Ю. Матушкин

Новосибирск 2010

Аннотация

региональный геология континентальный кора

Учебное пособие представляет краткое изложение курса лекций “Региональная геология России” для студентов геологических специальностей Новосибирского госуниверситета, в котором дается описание геологической структуры конкретных регионов и территории России в целом, с позиции современных плейттектонических представлений о строении и развитии Земли. Цель пособия - познакомить читателя с геологическим строением, тектонической структурой, геодинамическими обстановками, этапами и закономерностями формирования континентальной коры Северной Евразии. Рекомендуется для закрепления материала, подготовки к экзамену и самообучения.

Содержание

Предисловие

Глава 1. Введение в региональную геологию России

1.1 Задачи и предмет региональной геологии

1.2 Некоторые теоретические основы

1.3 Районирование территории России

Глава 2. Восточно-европейская платформа и структуры ее обрамления

2.1 Восточно-Европейская платформа

2.2 Тимано-Печорская плита

2.3 Уральская складчатая область

2.4 Пайхой-Новоземельская складчатая область

Глава 3. Сибирская платформа и структуры ее обрамления

3.1 Сибирская платформа

3.2 Байкальская складчато-покровная область

3.3 Байкальский кайнозойский рифтовый пояс

3.4 Енисейско-Саянская складчато-покровная область

3.5 Алтае-Саянская складчатая область

3.6 Таймыро-Североземельская складчато-покровная область

Глава 4. Складчатые области северо-востока и дальнего востока Азии

4.1 Верхояно-Чукотский орогенический пояс

4.2 Корякско-Камчатская аккреционная область и Курило-Камчатская островная дуга

4.3 Юго-Восточная окраина Азии (Сихотэ-Алинь-Сахалинская область и прилегающие территории)

Глава 5. Молодые эпипалеозойские плиты

5.1 Западно-Сибирская плита

5.2 Туранская и Скифская плиты

Глава 6. Средиземноморский орогенический пояс

Глава 7. Основные этапы роста континентальной коры и формирования структуры Северной Евразии

Заключение

Список рекомендуемой литературы

Предисловие

Курс "Региональная геология России" преподается во всех вузах геологического профиля. Однако большинство доступных учебных пособий, изданных до 90 годов, опираются, в основном, на устаревшие геосинклинальные представления. Изложенный в них огромный фактический материал по конкретным регионам России требует переосмысления с позиции основных положений тектоники литосферных плит, что часто вызывает большие затруднения у студентов. Необходимость использования плейттектонического подхода при изучении региональной геологии очевидна. Достаточно открыть любой геологический журнал, чтобы убедиться в том, что теория литосферных плит сегодня является основной геологической парадигмой. Пожалуй, единственным обобщением взглядов на геологическое строение России и сопредельных государств с позиций плитной тектоники является двухтомная монография Л.П. Зоненшайна с соавторами "Тектоника литосферных плит территории СССР". Однако эта книга, изданная в 1990 году, вышла небольшим тиражом и уже стала библиографической редкостью. Кроме того, она, в основном, рассчитана на геологов производственных и научных организаций, а потому часто довольно сложна для восприятия студентами. Появившиеся в последние десять лет новые учебные пособия по исторической геологии (Кузьмин и др., 2000), тектоники континентов и океанов (Хаин, 2000), региональной геотектоники (Хаин, Лимонов, 2004) и многие другие, несомненно, отвечают необходимым требованиям, однако ориентированы на решение несколько иных задач. Вышеизложенная ситуация создает у студентов ложные представления о слабой связи истории и закономерностях развития конкретных геологических структур с тектоникой литосферных плит.

В основу настоящего учебного пособия, которое представляет краткое изложение курса “Региональная геология России” для студентов геологических специальностей Новосибирского государственного университета, положено описание геологического строения ключевых структур и конкретных регионов России с позиции и с использованием современной терминологии тектоники литосферных плит. При составлении этого пособия использовано большое количество периодической литературы, а также упомянутые выше учебники. В тексте нет конкретных библиографических ссылок и списка использованной литературы. Это ни в коем случае не означает, что представленный здесь материал является исключительно авторским. Роль авторов данного пособия состояла лишь в обобщении имеющихся новых данных по геологии России и современных взглядов на историю формирования структуры Северной Евразии. При описании геологии регионов авторы стремились максимально доступно и просто изложить весь необходимый для понимания студентами материал. Работа с учебным пособием, в качестве обязательного условия, предполагает использование геологических, тектонических и геодинамических карт. В книге приведены только некоторые схемы и рисунки, которые помогут в работе с названными картами. Список рекомендуемой литературы также минимальный и включает только доступные учебники, работы обобщающего характера и различного рода пособия, облегчающие понимание изложенного материала.

Глава 1. Введение в региональную геологию России

1.1 Задачи и предмет региональной геологии

Предметом курса “региональная геология России” является изучение всех аспектов геологического строения разнообразных тектонических элементов, составляющих современную структуру территории России. Что понимается под изучением “всех аспектов геологического строения” конкретного региона? Прежде всего, это изучение геологических комплексов: осадочных, метаморфических, магматических, слагающих данный регион, и отражающих определенные, сменяющие друг друга во времени основные этапы его развития. Во-вторых - расшифровка структуры региона, а именно: условий залегания комплексов, их взаимоотношений, последовательности формирования, как временной, так и пространственной, палеогеодинамической обстановки в которой они были сформированы. И наконец, рассмотрев эти вопросы, необходимо восстановить основные этапы геологической истории региона, дать ее периодизацию. При этом важно не только выявление индивидуальных черт строения того или иного региона, но и общих закономерностей, присущих одновозрастным структурным единицам, удаленным друг от друга на значительные расстояния. Последнее означает, что в нашем курсе мы не будем строго ограничиваться рамками одной территории, а будем стремиться найти геолого-структурное сходство со смежными регионами, что, в общем-то, и понимается под термином районирование.

Какие задачи необходимо решить, чтобы описать все аспекты геологического строения региона? Для этого необходимо:

установить и обосновать границы рассматриваемого объекта, его взаимоотношения с окружающими структурами;

провести тектоническое районирование, т.е. выявить основные типоморфные тектонические элементы, составляющие структуру региона;

описать строение, состав, характерные особенности геологических комплексов, слагающих каждый элемент структуры;

обосновать геодинамическую обстановку, в которой формировались указанные геологические комплексы;

уяснить временную последовательность смены одной геодинамической обстановки на другую;

реконструировать историю геологического развития региона, этапы формирования его структуры.

Несомненно, решение такого спектра задач невозможно без знания теоретических основ тектоники, стратиграфии, минералогии, петрографии и других наук геологического плана. По сути, региональная геология - дисциплина, которая является связующим звеном между основными направлениями геологической науки, поскольку только совокупность геолого-геофизических знаний, может дать достоверное представление о геологическом строении любого региона - от конкретного месторождения до земной коры, в целом.

1.2 Некоторые теоретические основы

Перед тем как приступить к систематическому изучению территории России, необходимо рассмотреть наиболее важные для восприятия курса положения. Одной из наиболее важных задач при изучении того или иного региона является районирование. В настоящее время наиболее распространены два основных подхода к районированию: геодинамическое и тектоническое.

Геодинамическое районирование. Теоретической основой этого направления является тектоника литосферных плит, а в основу положен принцип выделения комплексов-индикаторов геодинамических обстановок. Соответственно, геодинамическая карта любого масштаба несет информацию об условиях формирования конкретных структурных элементов, составляющих участок земной коры, отображенный на ней. Индикаторными формациями называют определенные совокупности осадочных, магматических и метаморфических пород, которые образуются в строго определенной геодинамической и геотектонической обстановке и являются, соответственно, индикаторами этих обстановок в прошлом. Таким образом, использование индикаторных формаций при районировании базируется на принципе актуализма, который предполагает сходство геологических процессов, протекающих в настоящее время с геологическими процессами прошлых эпох. Многообразие современных геодинамических обстановок может быть сведено к четырем основным группам: океанические, активные окраины континентов, пассивные окраины континентов, внутриконтинентальные, для каждой из них характерен свой набор пород (табл. 1).

Таблица. 1 Основные комплексы индикаторы геодинамических обстановок

Одной из разновидностей геодинамического районирования является террейновый анализ. В основу террейнового анализа положена концепция, представляющая любой регион в виде мозаики разнородных структурных элементов - обломков континентов, островных дуг, образования ложа океанов и их окраинных морей, внутриокеанских поднятий и т.п. Ключевыми понятиями террейнового анализа являются кратон, тектоно-стратиграфический террейн (для краткости просто террейн) коллизия (аккреция), амальгамация, перекрывающие и “сшивающие” образования. Дадим краткое определение этим понятиям.

Кратон - сформированный в докембрии крупный жесткий участок земной коры (докембрийский кристаллический фундамент древних платформ). Временем кратонизации (консолидации) участка земной коры называют момент времени, после которого этот участок не менял своего внутреннего строения.

Террейн - ограниченный разломами блок регионального масштаба, характеризующийся однородностью и целостностью стратиграфии, тектонического стиля и геологической истории, отличный от смежных террейнов. В зависимости от геодинамической природы и тектонического наполнения террейны подразделяются на ряд типов. Краткая характеристика основных из них приводится ниже.

Кратонный террейн - фрагмент (обломок) кратона, образованный раннедокембрийскими кристаллическими породами.

Миогеоклинальный террейн (террейн континентальной окраины) - фрагмент пассивной континентальной окраины (континентального склона и его подножия), образованный мелководными шельфовыми осадочными комплексами, дистальными турбидитами склона или относительно глубоководными осадками подножия континента.

Островодужный террейн - фрагмент островной вулканической дуги, образованный вулканогенными, вулканогенно-осадочными и интрузивными породами островодужного генезиса; могут присутствовать надсубдукционные офиолитовые комплексы.

Океанический террейн - фрагмент океанической коры, обдуцированный на континентальную кору; образован офиолитами, может включать также фрагменты подводных вулканических островов, гайотов и т.п.

Аккреционный террейн - фрагмент аккреционного клина окраинно-континентальной (андского типа) или островной (тихоокеанского типа) магматической дуги сложенный хаотическим комплексом пород.

Турбидитовый террейн - террейн, сложенный мощными толщами турбидитов (флиша), которые могут иметь различное, окончательно не выясненное происхождение; эти толщи могут представлять собой накопления континентального склона и его подножия, преддугового и тылового прогибов вулканической островной дуги или выполнение трогов перед фронтом продвигающихся тектонических покровов.

Составной террейн (супертеррейн) - формируется в результате амальгамации (тектонического объединения) двух или более террейнов в единую более крупную тектоническую единицу.

Коллизия - столкновение двух континентов или континента с островной дугой (аккреция) вдоль границы схождения плит, сопровождающееся деформацией литосферы, ее утолщением, расслоением и “скучиванием”, образованием палингенных гранитных магм, накоплением моласс и формированием горно-складчатого сооружения.

Перекрывающие и сшивающие образования - формируются после амальгамации или аккрецинно-коллизионных событий связанных со столкновением террейнов и позволяют определить максимальный предел возраста этих процессов. Как правило, перекрывающие образования представлены осадочным или вулканогенно-осадочным комплексом пород, которые стратиграфически перекрывают два или более смежных террейна или террейн и окраину кратона. К таким образованиям можно отнести чехлы древних и молодых платформ, молассы краевых и межгорных прогибов и т.п. Сшивающие образования, как правило, представлены поясами плутонических пород, которые пронизывают и “залечивают” шов столкновения террейнов.

При анализе орогенных поясов с позиции тектоники плит широкое распространение получил термин шовная зона или сутура, который определяется как тектоническое выражение зоны коллизии. Шовные зоны обычно содержат офиолиты и/или метаморфические породы высоких давлений (например, глаукофановые сланцы). Поскольку многие террейны в прошлом были разделены обширными пространствами с океанической корой, фрагменты офиолитовой ассоциации и метаморфические породы высоких давлений тяготеют к их границам. Вместе с тем, наличие указанных комплексов пород не является необходимым условием при определении границ террейнов. Границами террейнов являются крупные надвиги, сдвиги и реже сбросы, а также зоны тектонического меланжа, в составе которого могут присутствовать фрагменты офиолитовой ассоциации.

Тектоническое районирование. Тектоническое районирование по возрасту главных деформаций основано на выделении крупных естественных геологических регионов по возрасту “завершающей” фазы складчатости, после которой регион не испытывал существенной тектонической переработки. Как правило “завершающая” фаза складчатости соответствует аккреционно-коллизионному событию, после которого регион был консолидирован. Достоинством метода является его историчность, поскольку мы имеем возможность непосредственно на карте проследить хронологическую последовательность основных этапов роста континентальной коры региона. На территории России можно выявить большинство основных эпох тектогенеза. Под последним понимается геологический интервал времени, насыщенный геологическими событиями, приведшими, в итоге, к консолидации того или иного участка земной коры. Интервалы основных эпох тектогенеза показаны на рисунке (рис.).

Главными структурными элементами континентов являются древние платформы и складчатые пояса. Древние платформы представляет собой наиболее устойчивые (жесткие, консолидированные) участки континентальной коры и характеризуются двухъярусным строением: архейско-палеопротерозойский кристаллический фундамент и неопротерозойско-фанерозойский чехол (плитный комплекс). Складчатые пояса представляют собой сложно построенные и длительно развивающиеся зоны высокой тектонической и магматической активности, возникшие в результате развития и закрытия позднедокембрийских и фанерозойских океанических бассейнов. Еще одним распространенным структурным элементом континентов являются молодые платформы (плиты). Они, как и древние платформы, обладают характерным двухъярусным строением, но в основании находятся позднедокембрийско-фанерозойские складчатые системы, которые перекрыты слабодеформированным чехлом более молодых осадков. Таким образом, молодые платформы - это участки континентов, представляющие собой фанерозойские внутриконтинентальные или эпиконтинентальные седиментационные бассейны, возникшие после крупных этапов тектогенеза на гетерогенном позднедокембрийско-фанерозойском складчатом фундаменте.

1.3 Районирование территории России

Территория России занимает в основном континентальные пространства Северной Евразии. С ней соприкасаются два океана - Северный Ледовитый и Тихий. Эти океаны и их окраины резко различны.

Большая часть территории России примыкает к Евразийскому бассейну, самому молодому среди бассейнов Северного Ледовитого океана. Его океанское ложе начало формироваться около 60 млн. лет назад. Он обрамлен широким шельфом Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых. В центре прослеживается активный спрединговый хребет - хр. Гаккеля, протягивающийся сюда из Северной Атлантики. Рифтовая зона из Евразийского бассейна через дельту р. Лены выходит на континент и прослеживается в Момском рифте хр. Черского. Восточные моря Российской Арктики - Восточно-Сибирское и Чукотское, относятся к шельфовым окраинам другого бассейна - Амеразийского (Канадского). Он был раскрыт в поздней юре - раннем мелу и в настоящее время здесь нет активных осей спрединга. Евразийский и Амеразийский бассейны разделены поднятием Ломоносова, узким континентальным осколком, оторвавшимся от Евразии при раскрытии Евразийского бассейна. Шельфовое обрамление бассейнов соответствует условиям пассивной континентальной окраины.

Граница с Тихим океаном относится к типу активных окраин. Здесь протягиваются глубоководные желоба и сопряженные с ними вулканические островные дуги с современным вулканизмом. В территорию России входит крайняя восточная часть Алеутской дуги (Командорские острова) и Курило-Камчатская дуга. В тылу островной дуги расположены окраинные моря: Берингово, Охотское и Японское. Отдельные части этих морей заняты шельфовыми седиментационными бассейнами, представляющими собой опущенные окраины континентов. Особенно обширен такой бассейн в северной части Охотского моря. Важными структурами окраинных морей являются глубоководные впадины с молодой океанской корой (Алеутская, Командорская, Южно-Охотоморская, Япономорская), образовавшиеся в позднем кайнозое в результате задугового спрединга.

Континентальная часть территории России состоит из мозаики разновеликих древних блоков, спаянных позднедокембрийско-фанерозойскими складчатыми поясами в единый континент. Наиболее крупными из них являются Восточно-Европейская и Сибирская древние платформы. Более мелкие блоки кристаллических пород раннего докембрия (кратонные террейны) включены в состав обрамляющих платформы складчатых поясов, к ним можно отнести, например, Карский микроконтинент на севере Сибирской платформы, Охотский и Омолонский массивы в составе складчатых сооружений северо-востока Азии. В числе составных террейнов (супертеррейнов), в структуре которых присутствуют крупные докембрийские блоки, следует назвать Хингано-Буреинский, Ханкайский, Казахстанский и др.

Восточно-Европейская платформа с северо-запада ограничена складчатым поясом Скандинавских каледонид. Этот пояс возник на месте палео-Атлантического (Япетус) океана. Он маркирует зону столкновения Восточной Европы (Балтики) и Северной Америки (Лаврентии) в раннем палеозое. На севере Восточно-Европейской платформы от Скандинавских каледонид до Урала протягивается Тиманский пояс с позднедокембрийской складчатостью. Эта территория перекрыта чехлом палеозойско-мезозойских осадков (Тимано-Печорская плита), формирующих с осадочным чехлом Восточно-Европейской платформы единый комплекс.

Между Восточно-Европейской и Сибирской платформами выделяется крупный Урало-Монголо-Охотский орогенический пояс. В составе пояса можно наметить три крупных сегмента (их также часто называют складчатыми поясами): Уральский, Центрально-Азиатский и Монголо-Охотский. Уральскую часть пояса образуют складчатые сооружения субмеридионального простирания, сформированные на окраине Восточно-Европейского континента в конце палеозоя на месте Уральского океанического бассейна. Большая часть складчатых структур Центрально-Азиатского пояса находятся за границами Российской Федерации (Казахстан, Монголия). На территории России к аккреционно-коллизионным сооружениям этого пояса следует отнести структуры юго-западного обрамления Сибирской платформы (Алтае-Саянская область, Западное Забайкалье, Витимская горная страна). Их формирование связано с эволюцией Палеоазиатского океана. На этой территории описаны офиолиты с возрастом от 900 до 300 млн. лет. Складчатость была диахронной в разных частях пояса. Можно наметить несколько наиболее крупных тектонических этапов, связанных с аккреционно-коллизионными событиями, результатом которых являлся постепенный прирост континентальной коры Сибири: поздненеопротерозойский на Енисейском кряже, Восточном Саяне, Забайкалье, каледонский - центральная часть Алтае-Саянской области, Забайкалье, герцинский - западная часть Алтае-Саянья.

Самый восточный Монголо-Охотский пояс, включает на территории России узкую полосу складчатых сооружений субширотного простирания заключенных между Сибирской платформой и Хингано-Буреинским массивом. Формирование пояса связано с закрытием Монголо-Охотского океанического залива Палеопацифики в конце палеозоя - начале мезозоя. Закрытие бассейна разделявшего Сибирскую окраину Азии и Хингано-Буреинский составной террейн проходило постепенно с запада на восток и завершилось лишь в конце юры - раннем мелу.

Северное обрамление Сибирской платформы занимает Таймыро-Североземельская складчато-покровная область, сформированная в конце палеозоя в результате столкновения Арктической окраины Сибири с крупным Карским микроконтинентом. В ее составе можно различить три зоны: Южно-Таймырская, тектонически-связанная с окраиной Сибирского палеоконтинента, Центрально-Таймырская, представляющая неопротерозойский аккреционный пояс и Северо-Таймырская, отвечающая структурам Карского микроконтинента.

Северо-восточную часть Евроазиатского континента формирует ряд мезозойских (киммерийских) тектонических элементов, объединяемых в Верхояно-Чукотский орогенический пояс. В пределах названной обширной территории можно выделить Верхоянскую складчато-покровную область, Колымо-Омолонский супертеррейн, Чукотскую складчато-покровную область. Структуры Верхоянской области сложены осадочным комплексом, формирование которого началось в позднем рифее и завершилось лишь в конце юры. Этот комплекс отвечает осадочной призме пассивной окраины Сибирского палеоконтинента. Основной этап деформаций связан с рубежом юра-мел. В результате аккреционно-колизионных событий, мощный осадочный клин восточной окраины Сибири был деформирован и надвинут в сторону платформы с образованием во фронте складчатого сооружения Предверхоянского краевого прогиба. Аккреционные комплексы Колымо-Омолонского супертеррейна представлены мозаикой различных по генезису и времени формирования тектонических блоков, спаянных воедино в конце юры, перед столкновением с верхоянской окраиной Сибири. Границей между складчатыми структурами Верхоянского и Колымо-Омолонского тектонических элементов необходимо рассматривать Полоусненско-Колымскую сутуру, которая маркируется протяженным Колымским поясом гранитных батолитов позднеюрско-мелового возраста. Территория Чукотки занята палеозойско-мезозойскими осадочными толщами, характеризующими режим пассивной континентальной окраины Арктического субконтинента (фрагмента гипотетической Арктиды). В классическом представлении Арктида состояла из нескольких блоков сиалической коры, реликты которой расположены сейчас в Арктическом секторе Земли: Карский блок, Новосибирский блок (Новосибирские острова и прилегающие к ним шельфы), блок Северной Аляски (к северу от хр. Брукса) и Чукотки, а также небольшие фрагменты Иннуитского складчатого пояса на севере Гренландии (Земля Пири, северная часть островов Элсмир и Аксель-Хейберг) и блок подводного хребта Ломоносова. Обоснованность существования такого континента пока невелика. Тем не менее, наличие в основании территории Чукотской складчатой области крупного древнего сиалического массива не вызывает сомнений. Здесь также как и для территории Верхоянья наиболее примечательными являются триасовые обломочные толщи флишевого строения. Однако структурный стиль Чукотского региона существенно отличается от Верхоянского и, в общем, может быть охарактеризован как блоковый. Западным ограничением Чукотской складчатой области является Южно-Анюйская аккреционная зона, чешуйчато-надвигового строения. Для этой зоны наиболее характерно развитие позднеюрских - раннемеловых океанических образований, которые тесно ассоциируют с островодужными комплексами близкого возраста. Южным ограничением мезозойских складчатых структур Верхояно-Чукотского региона является Охотско-Чукотский вулканический пояс. Он обладает очевидным сходством с современным вулканическим поясом Анд и, соответственно, маркирует прежнюю активную континентальную окраину. Формирование вулканического пояса проходило в середине мела. Наиболее характерными являются андезит-риолитовые комплексы. Отмечается четкая поперечная петрохимическая зональность: во фронтальной (юго-восточной) части пояса развиты породы нормальной щелочности, а в тылу (вглубь континента) высоко-калиевые разности. Широко обнажены субвулканические интрузии того же состава и более крупные батолитовые тела гранитоидов известково-щелочного ряда, объединяемые под названием Охотский батолитовый пояс. В отличие от Колымского пояса батолитов эти гранитоиды имеют, несомненно, надсубдукционную природу. Геодинамическим аналогом Охотско-Чукотского вулканоплутонического пояса на юго-востоке Азии является Сихотэ-Алиньский пояс.

Крайняя восточная часть территории России, лежащая к востоку от вулканических поясов, представлена, в основном, аккреционными складчатыми зонами, представителем которых является Корякско-Камчатская аккреционная область. Она состоит из разновозрастных, от мела до неогена, субдукционных комплексов, наложенных друг на друга. Самой поздней из этой серии является современная Курило-Камчатская островодужная система. В аккреционную призму субдукционных комплексов включены чужеродные блоки позднепалеозойских и мезозойских пород, прибывших сюда за счет перемещения плит Тихого океана. Эти образования были сгружены перед краем Евроазиатского континента и нарастили его. Аккреция и, связанная с ней, складчатость протекали в несколько фаз в течение мела и кайнозоя, каждый раз сопровождаясь перескоком зоны субдукции на восток.

Значительная часть территории России занята мезозойско-кайнозойскими осадочными бассейнами, наложенными на палеозойское складчатое основание. К таким структурам относятся плитные комплексы территории Западно-Сибирской, Туранской и Скифской впадин. Формированию Западно-Сибирского плитного комплекса предшествовал пермо-триасовый эпизод рифтогенеза, приведший к утонению континентальной коры и заложению крупного седиментационного бассейна. Настоящая структура этой территории представлена мощным (до 12 км) чехлом обломочных пород, которые характеризуется перемежаемостью мелководно-морских и континентальных фаций. Отмечаются следы многочисленных трансгрессий и регрессий, связанные с эвстатическими колебаниями уровня океана.

Формирование мезозойско-кайнозойского плитного комплекса южного обрамления Восточно-Европейской платформы (Туранская и Скифская плиты), в отличие от Западно-Сибирской плиты, протекало в условиях окраинного моря и связано с развитием палеоокеана Тетис, на месте которого сейчас образованы складчатые сооружения Средиземноморского (Альпийско-Гималайского) подвижного пояса. На протяжении юры, мела, палеогена и неогена Туранская и Скифская плиты представляли собой шельфовую часть северной окраины этого океана. Осадочный клин представляет собой единый комплекс, сложенный континентальными обломочными формациями, которые в южном направлении фациально замещаются морскими терригенно-карбонатными и песчано-глинистыми отложениями. Формирование структуры Средиземноморского складчатого пояса обусловлено взаимодействием Восточно-Европейской плиты и массивов Средней Азии с Африкано-Аравийской и Индийской плитами. В истории пояса выделяются два этапа: палеозойский, связанный с закрытием океана палео-Тетис и мезозойско-кайнозойский, обусловленный развитием и закрытием океана нео-Тетис. Пояс имеет мозаичную структуру и относится областям альпийского тектогенеза. В составе пояса выделяют ряд складчатых областей: Карпатская, Крымская, Кавказская, Копетдагская, Памирская, Гималайская и др., каждая из которых обладает индивидуальными чертами строения. В территорию России входит лишь горно-складчатое сооружение Северного Кавказа, а большая часть пояса находится за ее пределами.

Глава 2. Восточно-Европейская платформа и структуры ее обрамления

2.1 Восточно-Европейская платформа

Восточно-Европейская платформа отвечает одному из крупнейших континентальных блоков Евразии и принадлежит поясу древних лавразийских платформ, к которому также относятся Сибирская и Северо-Американская платформы. Она представляет собой ромбовидную континентальную глыбу около 3000 км в поперечнике, основание которой было сформировано ~ 1.6 млрд. лет назад.

Во взаимоотношениях с окружающими платформу разновозрастными складчато-надвиговыми сооружениями можно выделить несколько типов. Скандинавские каледониды и позднедокембрийские складчатые сооружения Тимана по системе надвигов перекрывают автохтонные комплексы платформы, причем шарьяжи достигают сотен километров, а во фронте передовых надвигов Урала и Карпат сформирована своеобразная структура, связанная с орогеном - краевой прогиб. Тем не менее, традиционно и в том и в другом случае за границы платформы принято считать передовой фронт надвигов. На остальных участках своего периметра Восточно-Европейская платформа обрамлена молодыми плитами - Среднеевропейской на западе, Скифско-Туранской на юге. Юго-восточный угол платформы занимает Прикаспийская впадина с корой субокеанического типа, традиционно включаемая в состав платформы. Границу на этом участке платформы обычно проводят вдоль погребенной Южно-Эмбенской зоны дислокаций. Впадина представляет собой реликтовый океанический бассейн, заполненный осадками мощностью до 20 км и ее включение в состав Восточно-Европейской платформы, в таком случае, условно. Западнее современная граница платформы приобретает более четкий характер - она проходит вдоль палеозойского надвига Донецко-Каспийской складчатой зоны, огибает Донецкий кряж и, заворачивая к западу, пересекает Азовское и Черное море состыкуется со сдвиговой зоной Тейсера-Торнквиста.

Фундамент Восточно-Европейской платформы. В строении раннедокембрийского кристаллического фундамента выделяют три крупных блока (супертеррейна): Фенноскандия, Сарматия, Волго-Уралия. Структуры Фенноскандии представлены по северо-западной периферии Восточно-Европейской платформы в виде Балтийского щита. Расположенный на юго-западе платформы Украинский щит обнажает западную часть структуры Сарматии, восток этого супертеррейна занятый Воронежским погруженным массивом перекрыт платформенным осадками мощностью до 1.5 км. Структуры Волго-Уралии (Волго-Уральского погруженного массива) полностью скрыты под позднедокембрийско-фанерозойским плитным комплексом платформы.

Супертеррейны фундамента имеют ярко выраженное блоковое строение. В структуре Украинского щита различают пять, а Балтийского - шесть блоков, разделенных тектоническими швами по которым они были спаяны. Блоки имеет индивидуальную внутреннюю структуру и вещественный состав. На Балтийском щите обосабливаются: Мурманский, Кольский, Беломорский, Карельский, Свекофеннский и Свеконорвежский блоки. Украинский щит образован: Волыно-Подольским, Одесско-Белоцерковским, Кировоградским, Приднепровским, Приазовским блоками. Можно предполагать, что аналогичные тектонические элементы образуют структуру Воронежского и Волго-Уральского массивов.

Древнейшими (раннеархейскими) образованиями фундамента являются гранулит-гнейсовые области, сложенные преимущественно породами гранулитовой фации метаморфизма. По-видимому, среди них имеются протоконтинентальные массивы, сформированные на исходной коре океанического типа, реликтами которых являются тоналиты, ультрабазиты и другие породы, имеющие изотопный возраст от 3.7 до 3.1 млрд. лет. К группе существенно гранулитовых блоков следует отнести Мурманский и Беломорский блоки Балтийского щита. Наиболее типичными из пород их слагающих являются высокоглиноземистые биотитовые гнейсы, т.е. метаморфизованные "зрелые" осадочные породы, и метаморфизованные вулканиты базитового состава, превращенные в амфиболиты и чарнокиты (гиперстеновые гнейсы). Полям развития описанных метаморфических ассоциаций свойственны крупные гранитогнейсовые купола. Эти структуры диаметром десятки километров имеют округлую, либо вытянутую в одном направлении форму. В ядрах вскрываются плагиогранито-гнейсы и мигматиты.

На территории Кольского и Карельского блоков Балтийского щита, а также на большей части Украинского щита между аналогичными гранитогнейсовыми куполами "зажаты" зеленокаменные пояса. Состав зеленокаменных поясов однотипен для большинства древних платформ. Нижние части, как правило, сложены толщами основных эффузивов спилит-диабазового состава, иногда значительно метаморфизованных. Подушечное строение свидетельствует об их излиянии в подводных условиях. Верхние части разреза часто представлены кислыми эффузивами - кератофирами, фельзитами, с прослоями кварцитовых песчаников и гравелитов. По петрохимическим характеристикам указанные метавулканиты в большинстве случаев отвечают базальтам срединно-океанических хребтов и базальтовым коматиитам, однако иногда в составе зеленокаменных поясов широко проявлены метаморфизованные известково-щелочные серии базальт-андезит-дацитового состава, отвечающие условиям островодужного магматизма. Структурное положение зеленокаменных поясов однозначно свидетельствуют в пользу того, что они представляют собой не что иное, как швы столкновения различных блоков древнейшей коры. Стратиграфические контакты с окружающими гранулит-гнейсовыми комплексами нигде не наблюдаются, они либо затушеваны поздним наложенным метаморфизмом, гранитизацией и деформациями обоих комплексов, либо тектонические. В последнем случае, зеленокаменные пояса представляют собой либо узкие, сильно сжатые синклинали ограниченные разломами, либо довольно изометричные остатки тектонических покровов, надвинутых на гранулит-гнейсовое основание и сохранившихся в межкупольных пространствах. Результаты изотопных исследований позволяют считать, что формирование гранит-зеленокаменных областей на территории Восточно-Европейской платформы произошло в интервале 3.1-2.6 млрд. лет. На геодинамическую природу зеленокаменных поясов нет однозначной точки зрения. Их связывают с опусканием и переработкой первичной сиалической коры над поднимающимся мантийным диапиром, либо видят аналогию с современными рифтами, которые "взломали" протоконтинентальную гранулит-гнейсовую кору, либо сопоставляют с современной системой островных дуг и окраинных морей.

Абсолютно индивидуальные черты строения в композитной структуре Балтийского щита имеет Свекофеннский блок. Он является типичным представителем гнейсово-сланцевых областей. Главными отличительными признаками являются: отсутствие архейского фундамента; широкое развитие сланцевых и гнейсово-сланцевых толщ раннепротерозойского возраста, а также крупных гранитоидных плутонов, внедрившихся в диапазоне 1.85-1.7 млрд. лет назад. Существенная роль в сланцевых разрезах принадлежит метавулканогенным породам, как основного, так и кислого составов. По своему строению комплексы, слагающие Свекофеннский блок, близки гравуакко-вулканическим сериям фанерозойских складчатых поясов, сформировавшихся в окраинных морях, разделенных островными дугами, а сам блок можно трактовать как террейн, образовавшийся в результате аккреционной тектоники. Граниты, повсеместно распространенные на территории блока, являются индикатором коллизионных процессов, в результате которых свекофенниды были обдуцированы и надвинуты на карельское основание с образованием протяженной (длиной почти 1500 км) Западно-Карельской зоны надвигов, "срезающей" контуры Кольско-Карельского архейско-протерозойского супертеррейна. К зоне этого надвига тяготеют выходы палеопротерозойского (~ 1.9 млрд. лет) офиолитового комплекса, свидетельствующего о заложении Свекофеннского пояса на коре океанического типа. На западной периферии Свекофеннского блока развит Готский (Трансскандинавский) вулканоплутонический пояс, сложенный магматитами мантийного происхождения. В составе пояса примечательны наземные кислые лавы, включающие риолиты, дациты, игнимбриты, а также лавы повышенной щелочности, перемежающиеся с агломератами и аркозами. Эффузивы ассоциируют с гранитными батолитами. Возраст лав и прорывающих их гранитов оценивается в 1.75-1.55 млрд. лет. Состав и строение этого протерозойского вулканоплутонического пояса сходны с окраинно-континентальными поясами андийского типа. Учитывая эту аналогию, можно полагать, что Готский пояс в протерозое занимал окраинное положение и формировался над зоной субдукции.

Состав и строение самой западной тектонической единицы Балтийского щита - Свеконорвежского блока резко индивидуально. По своей структуре, истории развития и времени кратонизации этот тектонический элемент близок к гренвильскому орогенному поясу Северной Америки и многими исследователями рассматривается как его восточное продолжение. Время формирования наиболее древних пород Свеконорвежской зоны отвечают интервалу 1.9-1.75 млрд. лет. Они подверглись существенной переработке в эпоху готской (на уровне 1.7-1.6 млрд. лет) и дальсландской - свеконовержской (1.2-0.9 млрд. лет) орогений. Внутренняя структура блока отличается значительной сложностью и фактически представляет коллаж кратонных, островодужных и прочих террейнов. Наиболее широко развиты в различной степени метаморфизованные вулканогенно-осадочные и терригенные толщи палеопротерозоя и мезопротерозоя.

Выходы палеопротерозойских комплексов на Балтийском и Украинском щитах, тяготеют к шовным зонам, разграничивающим архейские блоки, и в отличие от последних имеют более разнообразный состав и строение.

На востоке Кольского блока вблизи шовной зоны палеопротерозойские отложения выполняют Кейвский синклинорий и представлены одноименной серией, несогласно залегающей на архейских гнейсах. Кейвская серия сложена осадками, типичными для пассивной континентальной окраины: в основании содержатся конгломераты с обломками архейских пород, далее мощная толща глинистых сланцев и парагнейсов, а в верхах - аркозовые песчаники, а также прослои доломитов, в том числе со строматолитами. Возраст прорывающих серию гранитов равен 2.0-1.9 млрд. лет.

Палеопротерозой шовной зоны Кольского и Беломорского блоков (Печенгская и Имадра-Варзугская зоны) близок по строению и составу фанерозойским офиолитовым поясам. Подавляющую часть разрезов составляют эффузивы основного, в меньшей степени среднего и ультраосновного составов. Многим лавам присуще подушечное строение. Среди вулканических покровов встречаются горизонты конгломератов, аркозов и кварцитов, содержащих обломки архейских гнейсов и гранитов. Разрез насыщен интрузивными телами гипербазитов, габбро, габброноритов и анортозитов. Изотопный возраст пород: 1.9-1.8 млрд. лет, возраст метаморфизма: 1.8-1.7 млрд. лет. Описанный комплекс пород слагает серию тектонических пластин надвинутых на север - на Кольские гнейсы.

Палеопротерозойские комплексы Восточно-Карельской шовной зоны расположенной между Карельским и Беломорским блоками в геодинамическом плане связаны с субдукцией и описываются в составе сумийского комплекса. Возраст пород составляет около 2.4 млрд. лет. Комплекс образован двумя типами отложений - обломочными (сариолийская серия) и вулканогенными (тунгутская серия), для которых характерен непрерывный ряд от базальтов до риолитов. Сумий Карельского блока был подвержен складчатости, метаморфизму и прорван плагиогранитами с возрастом ~ 2.0 млрд. лет.

Во внутренних частях архейских блоков с рубежа 2.3 млрд. лет (селецкая складчатость) отмечается появление существенно терригенных осадков протоплатформенного чехла. Разрез этого комплекса представлен тремя толщами: ятулий - кварцевые конгломераты, гравелиты, песчаники, переслаивающиеся с редкими покровами базальтов; суйсарий - глинистые сланцы, филлиты, доломиты с прослоями толеитовых базальтов; вепсий - конгломераты и песчаники с силлами габбро-диабазов.

На Украинском щите к раннему протерозою принадлежит, знаменитая криворожская серия, вмещающая богатые залежи джеспелитовых руд. Она локализуется вдоль Криворожской зоны на границе между Приднепровским и Кировоградским блоками, а также вдоль Орехово-Павлоградской зоны, ограничивающей Приднепровский и Приазовский блоки, образуя узкие приразломные синклинории. Аналогом криворожской серии в пределах Воронежского массива является хорошо известная курская серия. Абсолютный возраст пород соответствует интервалу 2.5-1.8 млрд. лет. Разрез представлен тремя толщами снизу-вверх: существенно обломочная (кварцито-песчаники, конгломераты, филлиты, графитовые сланцы); флишеподобная (ритмичное чередования джеспилитов и кремнистых сланцев); терригенная (конгломераты, гравелиты, кварциты). Мощность достигает 7-8 км, все отложения прорваны гранитами с возрастом от 2.1 до 1.8 млрд. лет.

Авлакогены. Фундамент Восточно-Европейской платформы разбит узкими, глубокими (до 3 км и более) грабенообразными прогибами (авлакогенами) - отмершими лучами древних рифтовых систем. В истории развития платформы намечаются три главные эпохи формировавания авлакогенов: позднепротерозойская, девонская и пермская (грабен Осло).

Докембрийские авлакогены наиболее многочисленны. Они образуют почти прямоугольную сеть северо-восточного и северо-западного направления и разбивают фундамент платформы на серию блоков, примерно отвечающих щитам и погруженным массивам. Самой протяженной (не менее 2000 км) является система грабенов северо-восточной ориентировки, простирающаяся от западного окончания Украинского щита до стыка Тимана с Уралом и состоящая из двух самостоятельных авлакогенов: Оршано-Волыно-Крестцовского на западе и Средне-Русского на востоке. От места их сочленения на юго-восток отходит Пачелмский палеорифт, а на северо-запад менее выраженный - Ладожский. К Средне-Русскому авлакогену почти под прямым углом с севера подходят Кандалакшский и Мезенский грабены. На самом востоке платформы, на Волго-Уральском своде находится Калтасинский авлакоген. В составе комплексов выполняющих грабены преобладают мезопротерозойские и ранненеопротерозойские красноцветные грубообломочные толщи, образовавшиеся за счет размыва близлежащих поднятий. Нередко в основании разреза появляются мощные (до 400 м.) лавовые покровы базальтов, пачки туфов, вулканических брекчий, а также силлы долеритов. Из магматических комплексов характерными являются бимодальные щелочно-ультраосновные серии с карбонатитами. Выше по разрезу вулканогенно-терригенные образования сменяются мелководно-морскими осадками вендского (эдиакарского) возраста, толщи которых переходят из грабенов на смежные блоки фундамента, что указывает на вовлечение в прогибание обширных участков платформы, формирование осадочных бассейнов и как следствие начало накопления платформенного чехла.

Со второй эпохой континентального рифтинга связано возникновение Припятско-Днепровско-Донецкого авлакогена, а также серии грабенов по восточной окраине платформы. Заложение Днепрово-Донецкого рифта, разделяющего Украинский и Воронежский массивы, произошло в конце среднего - позднем девоне и сопровождалось интенсивным магматизмом: излияниями щелочных базальтов, внедрением щелочно-ультраосновных интрузий. Для верхнего девона характерными являются эвапориты, маркирующие погружение палеорифта и соединение его с морским бассейном. В карбоне этот район был местом накопления мощных толщ параллических углей (Донбасс), а в конце перми его восточная часть в результате сближения Украинского, и Воронежского щитов подверглась интенсивным деформациям. Терригенное осадконакопление в пределах авлакогена продолжалось в течение всего позднего палеозоя и в мезозое.

Русская плита. Большая часть Восточно-Европейского кратона покрыта фанерозойским осадочным чехлом - Русской плитой. Ее формирование происходило в три этапа, напрямую связанных с растяжением фундамента и развитием окружавших палеоконтинент океанов.

Венд-раннепалеозойский комплекс плиты слагает: полосу, пересекающую по диагонали Восточно-Европейскую платформу и отделяющую Балтийский щит от южных кристаллических массивов (Московская синеклиза); полосу, следующую вдоль линии Тейсейра-Торнквиста (Балтийская синеклиза) и полосу, протягивающуюся вдоль Тимана (Мезенская синеклиза). Осадочные бассейны этого времени формировались над авлакогенами и вдоль пассивных окраин Восточно-Европейского континента. Состав венд-нижнепалеозойского платформенного комплекса представлен мелководными песчано-глинистыми, а в верхах (ордовик - силур) - карбонатными осадками с эвапоритами. Немаловажным является широкое развитие тиллитов характерное для рубежа венда (криогения-эдиакария), что указывает на покровное оледенение.

Средне-позднепалеозойский комплекс Русской плиты местами наследует более ранние впадины, как в Московской синеклизе, но главный объем сконцентрирован на восточной и юго-восточной окраинах платформы и в районе Днепрово-Донецкого авлакогена. На юге и юго-востоке платформы комплекс большей частью начинается со среднего девона. С начальными периодами его образования связано формирование структур растяжения - девонских грабенов. Наиболее полный разрез (с середины ордовика до нижнего карбона) характерен для восточной окраины платформы, где он вовлечен в покровно-надвиговые дислокации западного склона Урала. По своему составу комплекс уверенно сопоставляется с отложениями пассивных континентальных окраин. Наиболее примечательными являются карбонатные осадки, в том числе, рифовые фации, многочисленные в раннем и позднем девоне, карбоне и ранней перми. Для позднего девона характерно распространение глинистых фаций, насыщенных органическим углеродом. Их накопление связано с застойными водами. В пермское время, в связи с ростом Урала и надвиганием шарьяжей на платформу, происходило постепенное осушение осадочного бассейна и формирование соленосных толщ. Итогом этого процесса стало формирование Предуральского краевого прогиба, заполненного мощной красноцветной молассой - продуктом разрушения Уральских гор.

Мезозойско-кайнозойский плитный комплекс развит только по южной периферии платформы - в Прикаспийской впадине, Припятско-Днепровском прогибе и Причерноморской впадине. За пределы этой полосы море проникало лишь узкими языками в поздней юре и раннем мелу, формируя маломощные осадочные серии. В составе комплекса преобладают терригенные толщи, лишь в период максимальной трансгрессии в позднем мелу шло накопление писчего мела. Мощность комплекса невелика, редко превышает 500 м.

2.2 Тимано-Печорская плита

Тимано-Печорская эпибайкальская плита находится на крайнем северо-востоке Европейской России, между Восточно-Европейской платформой и горным сооружением Полярного и Приполярного Урала. Ее западной и юго-западной границей является Западно-Тиманский краевой шов. Восточным структурным ограничением Тимано-Печорской плиты служат передовые надвиги Урала и Пай-Хоя. На юге Западно-Тиманский шов примыкает к Западно-Уральскому надвигу, образуя, так называемый, Урало-Тиманский стык. Менее уверенной является северная граница со Свальбардской плитой.

Фундамент Тимано-Печорской плиты сложен позднепротерозойскими осадочно-метаморфическими породами с эффузивными и интрузивными образованиями. Выделяются два мегаблока фундамента: юго-западный Тиманский и северо-восточный Большеземельский. Они отличаются составом вулканогенно-метаморфических формаций, которые свидетельствуют об образовании в областях с различными геодинамическими обстановками. Раздел мегаблоков устанавливается по системе Припечорского и Илыч-Чикшинского разломов. По геофизическим данным в фундаменте Тимано-Печорской плиты предполагается развитие метаморфических образований зеленосланцевой, эпидот-амфиболитовой и амфиболитовой фаций метаморфизма, интрудированных широким спектром магматических пород. Возраст консолидации фундамента соответствует рубежу венда-кембрия (кадомская орогения).