1. Предмет геотектоники. Основные разделы геотектоники

Чехлы массивов обнаруживают неравномерную дислоцированность, чаще всего складчато-блоковую, но иногда и более интен­сивную, особенно в прогибах. Вместе с фундаментом они бывают пронизаны молодыми интрузиями гранитоидов, но в этом фунда­менте местами обнаруживаются и древние интрузивные тела, ха­рактерные еще для платформенного этапа развития, например кимберлитовые трубки. Наконец, значительные площади средин­ных массивов на орогенном этапе развития подвижного пояса под­вергаются погружению, часто весьма глубокому, и превращаются в межгорные прогибы, заполненные 'мощными толщами обломоч­ных осадков — моласс, наложенных либо непосредственно на фун­дамент, либо на чехол срединных массивов. Однако межгорные прогибы не ограничиваются площадью срединных массивов, а час­то выходят своими контурами за их пределы и поглощают смеж­ные части самих складчатых систем, так что фундамент межгор­ных прогибов нередко оказывается гетерогенным.

Развитие межгорных прогибов обычно начинается с заложения сравнительно узких прогибов непосредственно в тылу обрамляю­щих срединный массив складчатых систем (например, Закарпат­ский прогиб). В дальнейшем, по мере разрастания складчатых сооружений, эти прогибы мигрируют навстречу друг другу и в конце концов могут слиться (а могут и не слиться) в единый межгорный прогиб.

Во второй половине XIX столетия возникло представление о том, что складчатые системы закономерно зарождаются в преде­лах и в результате эволюции линейных зон интенсивного погружения и осадконакопления, получивших название геосинклиналей. В первой половине XX столетия, включая 50-е годы, в рамках учения о геосинклиналях была разработана; довольно стройная концепция стадийного их развития по пути превращения морского бассейна в складчатое сооружение — ороген. Было выделено два этапа этой эволюции — собственно геосинклинальный, с преобладанием погружений, морского режима и мощного осадконакопления, и орогенный, с преобладанием под­нятий и горообразования. В каждом из этих этапов стали различать по две стадии; в геосинклинальном этапе первая, раннегеосинклинальная стадия характеризовалась заложением морского бассейна, накоплением относительно глубоководных осадков, подводным основным вулканизмом (диабазы, спилиты, кератофиры), получившим от Г. Штилле название инициального и в общем отвечавшим верхней эффузивной части офиолитовых комплексов, в то время как нижняя его часть, представленная габброидами и гипербазитами, рассматривалась как интрузивная и более поздняя.

В орогенном этапе также различались две стадии — раннеорогенная, проявленная началом воздымания орогена, объединяюще­го прежние частные поднятия (островные дуги в современном смысле), отложением морских моласс в передовых и тыльных прогибах, гранитоидным плутонизмом, субаэральным средним и кислым вулканизмом, региональным метаморфизмом, и позднеорогенная стадия с усилением воздымания орогенов, сменой ниж­них морских моласс верхними, континентальными и грубообломочными, базальтоидным вулканизмом — финальным, по Г. Штилле.

На орогенной стадии ядро формирующегося складчатого гор­ного сооружения подвергается региональному метаморфизму до амфиболитовой фации и внедрению крупных плутонов гранитоидов, часто батолитовых размеров. В межконтинентальных, коллизион­ных орогенах это происходит за счет нагнетания и сопутствующе­го разогрева и плавления нижней части континентальной коры. В окраинно-континентальных орогенах типа Кордильер гранитно-метаморфическое ядро образуется над зонами субдукции, но обыч­но также при участии плавления нижней части континентальной коры в их висячем крыле.

Орогенную стадию (этап) часто разделяют на две подстадии или даже самостоятельные стадии: раннеорогенную и позднеорогенную. В раннеорогенную стадию горообразование идет в основ­ном за счет тектонического скучивания, вызванного тангенциаль­ным сжатием, к которому постепенно добавляется эффект метаморфизма и гранитиза­ции.

На позднеорогенной ста­дии темп воздымания складчатого сооружения резко ускоряется. Теперь поднятие идет уже в основ­ном за счет изостазии, по­скольку к началу этой ста­дии кора приобретает резко повышенную, вдвое против обычной для платформ с их равнинным рельефом, мощность.

Значительные площади в пределах платформ покрыты неметаморфизованным осадочным чехлом толщиной до 3—5 км и в наи­более глубоких прогибах и впадинах до 10—12 и даже, в исключи­ тельных случаях (Прикаспийская впадина), до 20—25 км. В со­став чехла могут входить покровы платобазальтов и изредка более кислых вулканитов. На участках, не покрытых чехлом, на по­верхность выступает фундамент платформы, сложенный в различной степени метаморфизованными, а также интрузивно-магматическими породами, среди которых ведущая роль принадлежит гра­нитам. Платформы обычно характеризуются равнинным рельефом, то низменным, то плоскогорным. Некоторые их части могут быть покрыты мелким, эпиконтинентальным морем типа современных Балтийского, Белого, Азовского. Их характеризует также низкая скорость современных вертикальных движений, слабая сейсмич­ность, отсутствие или редкое проявление вулканической деятель­ности, пониженный по сравнению со среднеземным тепловой по­ток. В общем, платформы — это наиболее устойчивые и спокой­ные части континентов.

Наиболее типичными являются древние платформы, т. е. платформы с докембрийским, в основном раннедокембрийским, фундаментом, составляющие древнейшие и центральные части материков и занимающие около 40% их площади; термин «кра­тон» обычно применяют только к ним. К числу древних платформ относятся Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибир­ская, Китайско-Корейская, составляющие их северный ряд, и Юж­но-Американская, Африканская, Индостанская, Австралийская, Антарктическая, входящие в южный ряд; промежуточное положе­ние занимает Южно-Китайская платформа (китайские геологи называют ее платформой Янцзы). В фундаменте древних платформ преобладают архейские образования, за ними идут раннепротерозойские, подчиненно — среднепротерозойские, а верхнепротерозой­ские участвуют в строении фундамента лишь двух древних плат­форм — Южно-Американской и Африканской. Эти образования, как правило, глубокометаморфизованы (амфиболитовая и гранулитовая фации метаморфизма); главную роль среди них играют гнейсы и кристаллические сланцы, широко распространены граниты. Поэтому такой фундамент называют гранитогнейсовым или просто кристаллическим. Скорость продольных сейсмических волн в его верхней части составляет 6,0—6,6 км/с.

Древние платформы имеют полигональные очертания и отделе­ны от смежных складчато-надвиговых сооружений орогенов их пе­редовыми прогибами, наложенными на опущенные края этих плат­форм, либо непосредственно тектонически перекрыты их надвину­тыми периферическими зонами. По периферии Восточно-Европей­ской платформы наблюдаются оба типа соотношений. Так, Урал, Тиман, Карпаты отделены от этой платформы своими передовыми прогибами, на которые они надвинуты, а Скандинавские каледониды, северо-западное продолжение Тимана вдоль побережья Кольского полуострова непосредственно надвинуты на платформу, причем шарьяжи каледонид перекрывают ее край на расстояние более 200 км. На остальных участках своего, периметра Восточно-Европейская платформа граничит с молодыми платформами — Среднеевропейской на западе, Скифско-Туранской на юге, причем и эти ограничения представлены разломами, частично субверти­кальными, частично надвиговыми.

Молодые платформы занимают значительно меньшую площадь в структуре материков (около 5%) и располагаются либо по их периферии, как Средне- и Западно-Европейские, Восточно-Австра­лийская и Патагонская, либо между древними платформами, на­пример Западно-Сибирская платформа между древними Восточ­но-Европейской и Сибирской. Фундамент молодых платформ сла­гается в основном фанерозойскими осадочно-вулканическими по­родами, испытавшими слабый (зеленосланцевая фация) или даже только начальный метаморфизм, хотя встречаются и блоки более глубокометаморфизованных древних, докембрийских, пород, со­ставлявшие некогда микроконтиненты среди подвижных поясов фанерозоя. Граниты и другие интрузивные образования, среди ко­торых следует отметить офиолитовые пояса, играют подчиненную роль в составе этого фундамента, который в отличие от фундамен­та древних платформ именуется не кристаллическим, а складча­тым; от чехла он отличается не столько метаморфизмом, сколько высокой дислоцированностью. Скорость продольных сейсмических волн у его поверхности составляет 5,5—6,0 км/с; иногда под бо­лее молодым складчатым комплексом сейсмически прощупывает­ся более древний, раннедокембрийский, со скоростями 6,0— 6,5 км/с.

В зависимости от возраста завершающей складчатости этого фундамента молодые платформы или их части подразделяются на эпикаледонские, эпигерцинские, эпикиммерийские. Так, Западно-Сибирская и Восточно-Австралийская платформы являются час­тично эпикаледонскими, частично эпигерцинскими, а платформен­ная арктическая окраина Восточной Сибири — эпикиммерийской. Эпибайкальские платформы с верхнепротерозойским фундамен­том, смятым в самом конце докембрия (Тимано-Печорская, в част­ности), по своим особенностям стоят ближе к молодым платформам, чем к древним, хотя, как указывалось выше, байкальские складчатые системы входят и в состав фундамента некоторых древних платформ.

Осадочный чехол молодых платформ имеет в сановном юрско- или мел-четвертичный возраст; на эпигерцинских платформах че­хол начинается с верхней перми, на эпикаледонских — с верхне­го девона.

Молодые платформы в значительно большей степени покрыты осадочным чехлом, чем древние, и по этой причине их часто име­нуют просто плитами (те же Западно-Сибирская .и Скифско-Туранская): Выступы фундамента, не затронутые новейшей тектони­ческой активизацией и поэтому не превращенные во внутриконтинентальные орогены, встречаются скорее в виде ис­ключения, одно из них — Казахский щит между Западно-Сибир­ской и Туранской плитами. Соответственно молодые платформы обладают за пределами таких щитов или массивов равнинным, часто низменным рельефом.

Как уже указывалось, главная роль в сложении фундамента древних платформ принадлежит архейским и нижнепротерозой­ским образованиям. Изучение этого фундамента в пределах обна­жений щитов и по данным бурения и геофизики (особенно эффек­тивна магнитометрия) под чехлом плит показало, что он, как пра­вило, имеет крупноблоковое строение. В архее мы обна­руживаем два главных типа таких элементов — гранит-зеленокаменные области и гранулито-гнейсовые пояса.

Мощность осадочно-вулканического выполнения ЗКП может достигать 10—15 км; обычно оно имеет трехчленное строение. Нижняя часть разреза слагается преимущественно основными, ти­па толеитовых базальтов, отчасти ультраосновными лавами.

Основная масса ЗКП образовалась между 3,5 и 2,5 млрд лет; за это время сменилось несколько их поколений, потому что дли­тельность образования этих структур составляла, как правило, не более 100 млн лет, обычно меньше. Небольшое число ЗКП возникло в первой половине раннего протерозоя на Гвианском (Южная Америка) и Леоно-Либерийском (Западная Африка) щитах, некогда составлявших единую ГЗО.

Гранулито-гнейсовые пояса (ГГП), второй главный тип раннедокембрийских структур, разделяют и окаймляют гранит-зеленокаменные области. Появляются они в конце архея и получают ши­рокое развитие в протерозое, но в их строении обычно значи­тельное участие принимает архейский материал. Пояса эти отли­чает высокий (амфиболитовая — гранулитовая фации) и много­кратно проявленный метаморфизм, сложная и также многократ­ная складчатость, надвиги, причем характерно пологое надвига­ние на смежные ГЗО.

Осадочный чехол протоплатформ выполняет плоские синеклизы типа Удоканской в Восточной Сибири, перекрывающей запад­ную часть Алданского щита. Обычно не наблюдается никакой преемственности между нижнепротерозойским и чехлами и чехла­ми фанерозойских платформ.

Структура протоплатформ в ряде регионов осложнена рифтовыми грабен-прогибами, являющимися аналогами авлакогенов более молодых платформ и поэтому получившими название протоавлакогенов (ПА). Такие структуры установлены в пределах многих щитов — Канадского, Балтийского, Украинского и др. Не­которые из них выполнены в основном осадочными образования­ми — таковы авлакогены Канадского щита, другие — преиму­щественно вулканогенными, в частности основными и ультраос­новными, как в авлакогенах Балтийского щита — Печенгском, Имандра-Варзугском, или кислыми, как в Овручском авлакогене Украинского щита. В структурном отношении протоавлакогены представляют собой грабены или полуграбены, частично превра­щенные, например на Кольском полуострове, в рамповые струк­туры, с одной стороны ограниченные надвигами обрамления. Вы­полнение этих впадин нередко подвергалось заметному метамор­физму зеленосланцевой и даже амфиболитовой фации.

29 Структурные элементы поверхности фундамента и осадочного чехла платформ

Платформы подразделяются прежде всего на крупные площади выходов на поверхность фундамента — щиты и на не менее круп­ные площади, покрытые чехлом, — плиты.

Щиты занимают территорию с поперечником, нередко превос­ходящим тысячу километров. На протяжении своей истории они обнаруживают устойчивую тенденцию к поднятию и денудации, хотя временами ненадолго покрывались, полностью или частично мелким морем: Канадский щит в ордовике —девоне, Балтийский щит в кембрии — силуре, Алданский — в кембрии и т. д. Менее крупные и более длительное время затоплявшиеся морем выступы фундамента обычно именуются массивами, например Анабарский массив Сибирской платформы, Украинский массив Восточно-Ев­ропейской платформы и др. Впрочем, Украинский массив нередко также называют щитом.

Щиты легко выделяются в платформах северного ряда, где они со всех сторон окружены чехлом, но значительно труднее в плат­формах южного ряда, особенно Африканской и Индостанской, на большей части площади которых фундамент обнажается на по­верхности, а чехол, напротив, распространен более ограниченно, в пределах замкнутых впадин. Как отмечалось выше, молодые плат­формы целиком или почти целиком представляют собой плиты, а щиты или массивы здесь встречаются в виде исключения. Таким образом, плиты — преобладающий элемент строения большей части древних и особенно молодых платформ, покрытый осадоч­ным или осадочно-вулканогенным чехлом изменчивой мощности. В пределах плит различают структурные элементы подчиненного (второго) порядка: антеклизы, синеклизы и авла­когены; последние могут осложнять строение и щитов (например, Овручский авлакоген на северо-западе Украинского щита, авлакоген Белчер и другие на Канадском щите).

Существует два особых типа синеклиз. Один из них характе­ризуется резко повышенной мощностью осадочного чехла (до 10— 15 и даже 20—25 км) и залеганием чехла непосредственно на фун­даменте со скоростями продольных сейсмических волн, типичны­ми для нижнего слоя континентальной коры или для второго слоя океанской коры. Об этих синеклизах уже говорилось выше и вы­сказывалось предположение, что они могут представлять реликты океанских бассейнов подвижных поясов.

Второй особый тип синеклиз — трапповые синеклизы, напри­мер Тунгусская Сибирской платформы, Деканская Индостана, Карру Южной Африки, Параны Южной Америки. В их разрезе, особенно в его верхах, залегает мощная платобазальтовая форма­ция, покрывающая площадь более 1 млн км²; с базальтами ассо­циируют дайки и силлы основных магматитов. Любопытно, что эти синеклизы в рельефе обычно выражены плоскогорьями — плато Путорана в Сибири, Декан в Индостане, Карру в Южной Афри­ке. Вероятно, это объясняется повышенной мощностью коры, на-растившейся снизу основной магмой.

Подобно тому как антеклизы могут распадаться на несколько сводов, синеклизы, могут состоять из нескольких впадин,разде­ленных сводами или седлами. Несколько таких впадин различа­ют в пределах Тунгусской синеклизы; их нередко считают само­стоятельными синеклизами. В Западно-Техасской синеклизе, Северо-Американской платформы выделяют впадины Делавер и Мидленд, разделенные «Центральной платформой».

Весьма примечательным типом крупных отрицательных струк­тур платформ являются авлакогены (греч. «авлакос» — борозда, т. е. бороздой рожденные), впервые выделенные в 1960 г. Н. С. Шатским и впоследствии оказавшиеся широко распростра­ненными практически на всех платформах. Авлакогены — это четко линейные грабен-прогибы, протягивающиеся на многие сот­ни километров при ширине в десятки, иногда более сотни километров, ограниченные разломами (сбросами) и выполненные мощ­ными толщами осадков, а нередко и вулканитов, среди которых особенно характерны базальты повышенной щелочности и род­ственные им породы. Среди осадков типичны соленосные и паралические угленосные формации, которые встречаются и в глубо­ких синеклизах. Глубина залегания фундамента нередко достига­ет 10—12 км, а консолидированная кора и литосфера в целом час­то утонены, что «сопровождается подъемом разуплотненной ман­тии (астеносферы). Такое глубинное строение характерно для кон­тинентальных рифтов: их древней и погребенной разновид­ностью — палеорифтами — авлакогены и являются.

В более поверхностной структуре авлакогены могут быть вы­ражены двояко: либо развитыми над ними синеклизами, либо зо­нами складчатости чехла. Примером соотношений первого рода может служить Украинская синеклиза, сложенная осадками от верхов нижнего карбона до неогена и перекрывающая Днепровско-Донецкий авлакоген, выполненный отложениями от среднего девона до нижнего карбона включительно.

Выше уже упоминались валы, представляющие платформенные структуры низшего порядка, обычно развитые либо над осевыми частями авлакогенов, либо в их бортах, над граничными и други­ми разрывами. Валы представляют собой пологие линейные под­нятия протяженностью несколько десятков километров.

Двумя типами дислокаций — наведенным и отражен­ным — не исчерпывается разнообразие платформенных складок. В авлакогенах и глубоких синеклизах с мощными соленосными тол­щами широко распространены соляные диапиры — купола и валы (Днепровско-Донецкий авлакоген, Прикаспийская, Среднеевро­пейская, Мексиканская синеклизы и др.). В верхней части осадоч­ного чехла достаточно часто встречаются складки экзогенного происхождения — уплотнения (над рифами, песчаными линзами) выпирания (в речных долинах), гляциодислокации и др

Помимо щитов и плит в структуре платформ, по предложению Е. В. Павловского, нередко различают третий элемент того же первого порядка — зоны перикратонных опусканий. Такие зоны наиболее четко выделяются между щитами и орогенами или их передовыми прогибами;

Зоны перикратонных опусканий характеризуются пологим мо­ноклинальным или ступенчато-моноклинальным погружением фун­дамента в сторону смежных подвижных поясов. По существу они представляют наиболее внутренний, проксимальный, элемент пас­сивных континентальных окраин и отвечают внутреннему шельфу отличаясь обычно повышенной мощностью (до 10—12 км) и более открыто-морским составом осадков по сравнению со смежными плитами, хотя встречаются и паралические и лагунные форма­ции.

Поверхность фундамента платформ отвечает срезанной дену­дацией поверхности складчатого пояса - орогена. Таким образом платформы следуют за орогенами в эволюционном ряду крупных элементов земной коры и литосферы. Однако настоящий платфор­менный режим устанавливается на площади былого подвижно­го пояса не сразу, иногда лишь по прошествии многих десятков в случае молодых платформ даже нескольких сотен, в случае древних платформ — миллионов лет, с наступлением стадии на­копления плитного чехла. А перед этим, в течение «доплитного» этапа, платформы проходят две подготовительные стадии на ко­торых они отличаются еще повышенной подвижностью —стадию кратонизации и авлакогенную стадию.

Следующая, авлакогенная, стадия на большинстве древних платформ соответствует среднему и позднему рифею и может зах­ватывать и ранний венд. Она знаменует начало распада супер­континента и обособления отдельных древних платформ, характе­ризуясь господством растяжения и образованием многочисленных рифтов и целых рифтовых систем, в большинстве своем затем перекрытых чехлом и превра­щенных в авлакогены, отку­да и название стадии. По­добные рифтовые системы установлены практически на всех древних платфор­мах, особенно северного ря­да (в южном ряду они пре­вратились в позднем рифее в интеркратонные геосинклинали), — в Северной Америке, Восточной Европе, Сибири, Север­ном Китае и Корее. Выпол­нены эти палеорифты-авлакогены обломочными кон­тинентальными и мелковод­но-морскими осадками — кварцитами, аргиллитами, строматолитовыми карбона­тами; в позднем рифее кое-где (Австралия) впервые появляются эвапориты. Раз­резы обычно построены циклически. Встречаются покровы платобазальтов и силлы габбро-диоритов и габбро-диабазов, т. е. по­роды трапповой ассоциации, преимущественно на границе циклов среднего и позднего рифея, позднего рифея и венда.

На молодых платформах, где доплитный этап сильно сокра­щен по времени, стадия кратонизации не выражена, а авлакогенная стадия проявлена образованием рифтов, непосредственно на­ложенных на отмирающие орогены в согласии с их простиранием. Эти рифты нередко называют тафрогенами, а соответствующую стадию развития — тафрогенной. Их выполнение пред­ставлено обломочными отложениями — красноцветными или уг­леносными, а также базальтами. Типичны позднетриасовые — раннеюрские грабены типа Челябинского на восточном склоне Урала и их аналоги под чехлом Приатлантической равнины США, в Восточной Австралии и т. д. Грабены Срединной долины Шотландии,и другие в Британских каледонидах относятся к той же категории.

Переход к плитной стадии (собственно платформенному этапу) совершился на древних платформах Восточной Европы, Сибири, Китая и Кореи в венде, Северной Америки — в конце кембрия, южных материков — в ордовике (Австралии — в кембрии). Он выразился в замещении авлакогенов прогибами, с расширением последних до размеров синеклиз, затоплении морем промежуточ­ных поднятий и их превращении в аптеклизы и тем самым в обра­зовании сплошного платформенного чехла. Начало накопления плитного чехла закономерно совпадает с началом распада суперконтинентов — в венде — кембрии Пангеи I, в Юре — Пангеп II. Именно поэтому чехол молодых платформ по своему стратигра­фическому объему соответствует первому слою коры современных океанов. Накопление этого чехла не было, однако, непрерывным — оно прерывалось эпохами тектонической активизации, которая вы­ражалась в осушении платформ, перестройке их структуры, проявлении магматической деятельности. Восточно-Европейская платформа пережила подобные эпохи в позднем кембрии, середи­не девона и середине триаса, Сибирская — в середине и конце триаса, Китайско-Корейская — в силуре — раннем карбоне и т.д. Эти перерывы подразделяют плитный чехол на отдельные цикли­чески построенные комплексы, которые, как правило, отвечают тектоническим циклам смежных подвижных поясов — каледонско­му, герцинскому и др.

На значительных пространствах древних платформ южного ря­да настоящей плитной стадии еще не наступило, а процесс ограни­чился образованием изолированных синеклиз («синеклизная» ста­дия).