Основы геологии

Развитие в мезозойскую и кайнозойскую эры древних платформ, а также вновь образованных молодых эпипалеозойских плит было тесно связано с жизнью разделявших их подвижных поясов, как это происходило и в более ранние этапы эволюции Земли. Рассмотрим развитие древних платформ на примере Восточно-Европейской и Сибирской.

Восточно-Европейская платформа в триасовый период испытывала развитие, унаследованное с позднего палеозоя, и в целом характеризовалась поднятием. В раннем триасе осадконакопление происходило лишь местами и на большей части платформы в континентальных условиях формировались пестроцветные толщи пород, сложенные глинами, озерными мергелями и известняками, песчаниками. Обломочный материал приносился в плоские впадины реками, стекавшими с разрушавшихся Палеоуральских гор, с Украинского и Балтийского щитов, с Воронежской и Волго-Уральской антеклиз. В среднем триасе практически вся платформа была охвачена поднятием, а верхнетриасовые глинистые отложения с прослоями песчаников развиты лишь в Днепрово-Донецкой впадине и на крайнем западе платформы. И только Прикаспийская впадина характеризуется мощным более 2 км разрезом триаса, среди континентальных отложений которого присутствуют и морские прослои глин с известняками, включающими фауну аммонитов и свидетельствующую о периодическом вторжении моря с юга. В триасовый период климат был аридным, о чем говорит красная, бурая, оранжевая окраска пород, и только в позднем триасе он стал более влажным - гумидным.

Поднятия, охватившие платформу в триасе, господствовали и в раннеюрскую эпоху, но в средней юре произошла перестройка структурного плана и развивалась трансгрессия с общим эвстатическим повышением уровня океана, достигшая максимума в середине позднеюрской эпохи, когда образовался широкий субмеридиональный прогиб, соединявший Южные и Арктические моря.

В этом прогибе накапливались мелководно-морские глинисто-песчаные отложения, с глауконитовыми песками и прослоями фосфоритовых желваков, местами образующих промышленные скопления. Кое-где в застойных котловинах образовались сапропелиты, из которых впоследствии сформировались залежи горючих сланцев. Кроме морских отложений в некоторых районах известны и континентальные - озерные, речные пески и глины, мергели и т.д. Мощность юрских отложений, как правило, невелика и составляет 150-250 м, и только в Прикаспийской впадине она достигает 3 км, что говорит о непрерывном, устойчивом погружении этой впадины. Самое большое разнообразие фациальных обстановок, а следовательно, и отложений наблюдается в ранневолжский век поздней юры. В юрский период господствовал влажный и жаркий климат и только на юго-западе Русской плиты он был аридным.

Отложения меловой системы распространены на Русской плите очень широко, причем в конце раннего мела вновь произошла перестройка структурного плана. Нижнемеловые отложения пространственно и литологически тесно связаны с верхнеюрскими, представлены песчано-глинистыми породами и распространены меридиональной полосой от Прикаспия до Тимано-Печорской плиты. Континентальные отложения нижнего мела развиты в Польско-Литовской и Украинской, а морские альбские - в Причерноморской впадинах. Мощность этих отложений не превышает первых сотен метров, достигая 800 м лишь в Прикаспийской впадине, где они представлены континентальными и морскими пестроцветными песчано-глинистыми породами.

Верхнемеловые отложения широко распространены только в южной половине Русской плиты и повсеместно представлены карбонатными породами: известняками, мергелями, белым писчим мелом. Реже встречаются терригенные породы с глауконитовыми песками и желваками фосфоритов, развитыми в сеноманском ярусе. Эти фосфориты разрабатываются в районах Курска и Брянска. Мощность наиболее полных разрезов отложений верхнего мела, например, в Прикаспийской впадине достигает 1 км.

Таким образом, в мезозойскую эру на месте Восточно-Русской впадины, существовавшей в позднем палеозое, возникло устойчивое поднятие, как и в полосе от Воронежа на юг, до края плиты. Во второй половине мезозоя основные области опускания тяготели к южной половине Восточно-Европейской платформы, поблизости от которой активно развивался Альпийский подвижный пояс.

В конце позднего мела вся Восточно-Европейская платформа была охвачена поднятием, за исключением устойчиво прогибавшейся Прикаспийской впадины, а также Украинской.

В течение кайнозойского времени поднятия разрастались, охватив всю Восточно-Европейскую платформу. Кайнозойские отложения развиты только в южной субширотной полосе платформы, причем северная граница распространения неогена располагается южнее, чем палеогена.

Отложения палеогеновой системы развиты в Прикаспийской, Ульяновско-Саратовской, Причерноморской и Украинской впадинах, кроме того, и в пределах Украинского щита, который в этот период испытывал слабые опускания. Мощность палеогеновых отложений составляет первые десятки метров, достигая 1-1,3 км только в Прикаспийской впадине. Палеогеновые отложения представлены песчано-глинистыми, реже карбонатными породами, а также опоками, диатомитами, трепелами. Преобладают фации мелководного моря, но встречаются озерные и аллювиальные континентальные образования. Распространены прибрежно-морские, фациально-изменчивые отложения, накапливавшиеся в условиях регрессии морского бассейна. В низах разреза олигоцена в районе Никополя важное значение имеет марганцевое месторождение, сформировавшееся в прибрежных условиях.

В неогеновый период поднятия продолжали разрастаться, в связи, с чем области осадконакопления оттеснились еще южнее и осадки неогенового возраста известны только на западе и юге плиты. В среднем миоцене уровень моря повысился, так как Черноморский бассейн соединился со Средиземноморским, что привело к трансгрессии моря на платформу и формированию мелководных глин, песков, известняков, а местами, в лагунных обстановках, гипсов и ангидритов. В Западной Украине формировались небольшие рифовые массивы, сложенные мшанками и сейчас хорошо выраженные в рельефе. Характерные отложения верхнего миоцена распространены на юго-западе платформы, где они представлены толщей до 250 м известняков-ракушечников, мергелей, песков и глин. Эти образования сарматского яруса накопились в огромном опресненном море-озере. Вследствие неоднократных смен трансгрессий регрессиями в миоценовую эпоху сформировались отложения, обладающие сложной фациальной изменчивостью и накапливавшиеся в мелководных бассейнах, соленость которых неоднократно менялась.

Отложения верхнего отдела неогеновой системы - плиоцена развиты лишь узкой полосой в Причерноморской и более широкой в Прикаспийской впадинах. Черное море в плиоцене не соединялось со Средиземным, и только в позднем плиоцене образовавшиеся грабены позволили водам двух морей соединиться. На протяжении миоцена и раннего плиоцена Черное и Каспийское моря смыкались, и существовал единый Понто-Каспийский бассейн, распавшийся на два изолированных в конце понтического века. Для понтического яруса характерны желтые известняки-ракушечники, издавна служившие строительным материалом в южных районах страны. В конце раннего плиоцена Каспийский бассейн, будучи изолированным, от Черноморского, резко сократился в размерах, и понижение базиса эрозии вызвало врезание рек и вымирание понтической фауны. В среднем плиоцене началось восстановление контура бассейна, а в позднем плиоцене в акчагыльский век развилась обширная трансгрессия, достигшая Казани и Уфы в долинах Волги и Камы и проникшая вверх по долинам Дона и Днепра. Акчагыльские отложения представлены песками, глинами, мергелями, галечниками и не превышают 200 м. Новая трансгрессия в апшеронском веке была уже гораздо слабее и морские отложения известны лишь в районе Саратова, Уральска и др. Песчано-глинистые отложения апшеронского яруса в Прикаспийской впадине достигают мощности 0,5 км.

В конце позднего плиоцена вся Восточно-Европейская платформа вышла из-под уровня моря и испытывала медленное поднятие. Покров четвертичных отложений представлен различными генетическими типами: ледниковыми, аллювиальными, редко морскими. Важное значение принадлежит ледниковым образованиям, покрывшим северную и центральную части платформы в результате трех покровных оледенений, которые будут описаны ниже.

Сибирская платформа отличается в развитии от Восточно-Европейской и вследствие близости к Тихоокеанскому подвижному поясу в ее истории выделяются другие комплексы отложений и этапы. Так, обособляется среднекаменноугольный - среднетриасовый комплекс, знаменующий собой не только перестройку структурного плана, но и перелом в характере осадконакопления. В западной половине платформы в позднем палеозое начала формироваться обширная Тунгусская синеклиза, в то время как остальная часть платформы испытывала поднятие. В течение указанного времени накапливались мощные толщи континентальных угленосных и вулканогенных отложений, подразделяемые на нижнюю - продуктивную и верхнюю - вулканогенную толщи. Первая из них сложена песчаниками, алевролитами, аргиллитами, прослоями конгломератов, редко базальтовыми туфами, мощностью до 1 км. Важной особенностью этой толщи является примесь углистого вещества по всему разрезу и наличие многочисленных пластов угля, формировавшихся в обстановке заболоченных аллювиальных и озерных равнин. Наиболее сильное углеобразование происходило в поздней перми.

Рис. 22.4. Литолого-палеогеографическая схема Сибирской платформы в триасовый период

В раннем триасе начинают формироваться совершенно другие образования, связанные с активностью многочисленных эксплозивных вулканов, приуроченных к системам разломов и поставляющих огромные массы базальтовых туфов, пеплов и туфобрекчий до 1 км (рис. 22.4). В дальнейшем эксплозивные извержения сменились эффузивными, продукты которых - потоки недифференцированных базальтов, мощностью от 1-2 до 15-20 м, сформировали в центральных и северных частях Тунгусской синеклизы толщу до 3 км. Базальты были жидкими и растекались из трещин на большие расстояния. Пирокластические и эффузивные продукты относятся к траппам - низкокалиевым базальтам и андезито-базальтам.

Характернейшим элементом трапповой формации являются силлы, располагающиеся полосами вдоль краевых частей Тунгусской синеклизы, где имели место глубокие разломы земной коры и зоны наибольшего растяжения. Силлы сильнее всего "насыщают" пермские и триасовые отложения и при выветривании образуют ступенчатый - "лестничный" рельеф (слово "трапп" на шведском языке и означает "лестница"). Иногда мощность силлов достигает первых сотен метров, но чаще - первых десятков. Кроме силлов развиты дайки, штоки, лакколиты.

На западном склоне Анабарского массива в это же время происходили излияния и внедрения щелочных базальтов и ультраосновных щелочных пород.

Таким образом, мощная магматическая деятельность начала мезозойской эры, давшая более 1 млн. км материала, проходила как бы в три этапа: 1) эксплозивные извержения; 2) излияния базальтовых лав; 3) внедрение пластовых интрузивов - силлов.

В позднем палеозое и раннем мезозое в пределах Сибирской платформы формировались трубки взрыва, сложенные эффузивными брекчиями - кимберлитами, в которых содержатся алмазы. Эти брекчии представляют собой результат глубинных взрывов ультраосновных щелочных магм. Трубки взрыва в плане обладают округлой или изометричной формой диаметром около 100 м, воронкообразным сечением и вертикальной ориентировкой. Первая алмазоносная трубка взрыва "Зарница" была открыта в 1954 г. В настоящее время известно более 200 трубок взрыва. Установлено три главные эпохи их образования: раннекаменноугольная, средне-позднетриасовая, раннемеловая. К позднему триасу в современных контурах сформировалась Тунгусская синеклиза. Опускания происходили и на крайнем северо-востоке платформы в Лено-Анабарском прогибе, где известны морские терригенные отложения триаса до 1 км мощностью.

На рубеже триасового и юрского периодов на Сибирской платформе произошло новое резкое изменение структурного плана, выразившееся в перераспределении областей поднятий и прогибаний. Море трансгрессировало с севера, поэтому в Лено-Анабарском прогибе развит наиболее полный разрез морской терригенной юры до 1 км, а южнее морские отложения начинают чередоваться с континентальными. Максимальным проникновение моря к югу было в конце ранней юры, когда оно достигло восточных районов плоского субширотного Ангаро-Вилюйского прогиба. В дальнейшем морской бассейн регрессировал, поэтому в разрезах чередуются морские, прибрежные и континентальные песчано-глинистые отложения. Верхнеюрские отложения на большей части территории представлены континентальными угленосными песчаными толщами до 1 км в центре Вилюйской синеклизы, образующими огромный Ленский угленосный бассейн, по запасам угля стоящий на одном из первых мест в мире. Фациально-изменчивые юрские толщи достигают мощности в 2 км во внутренних зонах Вилюйской синеклизы. На остальном пространстве Сибирской платформы осадконакопление отсутствовало, но на Алданском щите в ряде впадин - Чульманской, Токийской и других - формировалась мощная (до 4,5 км) угленосная толща юрских и, в меньшей степени, меловых отложений, образующих Южно-Якутский угленосный бассейн. На западе и юго-западе платформы, в Иркутской, Канской и других впадинах также формировались континентальные песчано-глинистые породы до 1,5 км мощностью. Климат юрского периода был влажным и теплым.

В меловой период осадконакопление происходило лишь в Предверхоянском, Лено-Анабарском прогибах и в Вилюйской синеклизе. Морские терригенные отложения развиты в центральных частях прогибов, а к краям они замещаются прибрежно-морскими и континентальными. Для нижнемеловых отложений еще характерна угленосность, но в верхнемеловых она уже практически отсутствует. В Вилюйской синеклизе мощности меловых отложений составляют 2-3 км, в других местах - намного меньше. В конце позднего мела, в кампанский век, море покинуло Сибирскую платформу, и вся она представляла невысокую, слабо расчлененную равнину. Однако и в юрское, и в меловое время на Алданском щите и в Становом блоке проявлялся разнообразный магматизм как в вулканической, так и в интрузивной форме. Извергались кислые и щелочные лавы и туфы, внедрялись интрузивы щелочных гранитов.

В кайнозойскую эру Сибирская платформа испытывала слабые поднятия. Тектоническая активность существенно возросла в неоген-четвертичное время, когда сформировался современный расчлененный и возвышенный рельеф. Отложения палеогеновой и неогеновой систем развиты лишь локально в Келинской впадине, на востоке Вилюйской синеклизы, где образовалась толща гравелитов и песков с пластами лигнитовых углей общей мощностью до 0,4 км. В разных местах платформы известны палеоцен эоценовые коры выветривания, сохранившиеся на водоразделах и достигающие мощности 60 м. Местами с корой выветривания связаны бокситы. В начале палеогена на севере Сибирской платформы, в районе Анабарского массива образовался Попигайский метеоритный кратер - астроблема, диаметром около 100 км по внешнему кольцу и с 75-километровым внутренним кольцевым валом. Внутренняя часть астроблемы сложена брекчией раздробленных вмещающих пород, подвергнувшихся ударному метаморфизму и местному плавлению. Развиты импактиты (англ. "импакт" - удар) - туфоподобные и стекловатые породы, слагающие покровы и дайки, являющиеся результатом мгновенного расплавления гнейсов и кристаллических сланцев. Судя по строению минералов, взрывное давление было примерно 3*10¹⁰ -5*10¹⁰ Па (300-500кбар), а температура - выше +1500^oС. Попигайский метеоритный кратер палеоценового возраста один из многих, обнаруженных ныне в СССР и в других странах.

Как и Восточно-Европейская, Сибирская платформа в четвертичное время подверглась оледенениям, которых было, по меньшей мере два - в среднем и позднем плейстоцене. В южной внеледниковой зоне платформы образовывались аллювиальные отложения, слагающие комплексы террас. В настоящее время Сибирская платформа по сравнению с Восточно-Европейской отличается более высоким и расчлененным рельефом. В ее пределах существуют даже горы высотой в 2 км и более.