Учебное пособие по курсу «Региональная геология» («Геология России») Часть Древние платформы казань 2009 Печатается по решению

Силурийские отложения согласно или с перерывом залегают на ордовикских. Представлены они в основном карбонатными породами, заключающими обильные остатки кораллов, брахиопод, мшанок, пелеципод, криноидей, остракод, трилобитов и граптолитов, а в верхней части разреза – также панцирных рыб и остатки флоры.

В северной части Палеобалтийской впадины силур представлен мелководноморской толщей зоогенных известняков, доломитов и мергелей мощностью до 200-300 м, в южной – более глубоководной терригенной алеврито-глинистой толщей мощностью до 1 км. В западной части Палеобалтийского прогиба (современная южная часть Балтийского моря) мощность силурийских отложений достигает 2 км.

На юго-западе платформы силурийский разрез общей мощностью 0,3-0,5 км представлен переслаивающимися слоями, сложенными доломитами, известняками и мергелями с богатой и разнообразной фауной.

С этим временем связано воздымание западной части ВЕП, следствием чего явилось, в частности, полное осушение к концу пражского века Палеобалтийского прогиба.

В то же время в лохковский и пражский века в восточной части ВЕП, в пределах зарождающегося Русско-Балтийского прогиба, отлагались лагунно-озерные пестроцветные алеврито-глинистые и известковистые отложения небольшой (менее 200 м) мощности.

Морские условия в начале раннего девона (лохковском и пражском веках) существовали в пределах Палеобалтийской и Львовско-Кишиневской впадин. В первой в это время образовались карбонатно-глинистая толща небольшой (в первые десятки метров) мощности.

Разрез Львовско-Кишиневской впадины, наиболее полный и представительный для ВЕП, имеет следующий вид.

Лохковский ярус суммарной мощностью 300-500 м согласно залегающий на верхнем силуре, подразделяется на два горизонта.

Нижний (борщевский) горизонт сложен сероцветными известняками с прослоями мергелей и аргиллитов с остатками брахиопод, мшанок, трилобитов и др.

Верхний (чертковский) горизонт представлен глинистыми песчаниками с прослоями известняков, в верхней части – красноцветных алевролитов и песчаников. При этом происходит смена брахиопод остракодами и панцирными рыбами.

Пражский ярус сложен мощной (0,5-1 км) красноцветной континентальной толщей, в состав которой входят косослоистые песчаники, алевролиты и глины со знаками ряби и трещинами усыхания.

Отложения эмского яруса отсутствуют.

Начало герцинского этапа развития ВЕП датируется эмским веком раннего девона, окончание – поздним триасом. Заложенный ранее в восточной части ВЕП Русско-Балтийский прогиб в течение среднего девона постепенно расширяется в западном направлении. В позднем девоне в восточной части ВЕП возникает обширная Восточно-Русская впадина, функционировавшая в течение всего карбона и перми.

Ниже приведены разрезы отложений девонской системы наиболее важных районов.

Девонские отложения Львовско-Кишиневской перикратонной впадины общей мощностью 600-1000 м сложены (снизу вверх):

- песчано-глинистыми осадками с остатками рыб (нижний эйфель), лагунной доломит-ангидритовой толщей (средний эйфель), морскими глинисто-карбонатными отложениями (верхний эйфель - живет) общей мощностью 100-200 м;

- известняковой толщей (верхний девон) мощностью 500-800м.

Разрез нижнего-среднего девона (начиная с эмского яруса) Русско-Балтийского прогиба имеет следующий вид (снизу вверх),

Эмский ярус представлен переслаиванием песчаников и глин морского происхождения.

Нижний эйфель сложен песчано-глинистыми континентальными и мелководно-морскими отложениями (мощность первые десятки метров), сменяющимися эвапоритами (галит и ангидрит) и доломитами и еще выше мелководно-морскими доломитами и известняками мощностью 50-100 м.

Средний-верхний эйфель сложен также мелководно-морскими глинистыми известковыми отложениями мощностью 100-200 м.

Живетский ярус представлен чередованием мелководно-морских пачек глинисто-известковистого и песчано-глинистого состава мощностью 150-300 м (песчано-глинистые отложения в пределах Татарского свода нефтеносны). В возрожденных Кировском и Доно-Медведицком авлакогенах мощность живета достигает 500-600 м.

Верхний девон в западной части Восточно-Русской впадины представлен в нижней своей части аллювиально-дельтовыми отложениями (до 50-100 м), сменяющимися вверх по разрезу известково-глинисто-песчаными морскими кадками (до 100 м), и в верхней – красноцветными песчано-глинистыми отложениями (100-200 м).

В центральной части впадины верхний девон сложен мергелисто-карбонатными отложениями.

Верхнедевонские отложения восточной части Восточно-Русской впадины подразделяются на три комплекса: нижнещигровский (D₃fr₁), верхнещигровский (D₃fr₂) и фаменско-турнейский (D₃fm-C₁t).

В составе нижнещигровского комплекса выделяются пашийский и кыновский нефтеносные горизонты, представленные чередованием пачек песчано-алеврито-глинистого и известково-глинистого состава. Мощность комплекса варьирует от десятков (поднятия) до 700 (в Кировском прогибе, унаследованном от рифей-ранневендского авлакогена) метров.

В позднещигровское время происходит смена терригенного мелководного осадконакопления существенно карбонатным (и, предположительно, более глубоководным). Этот комплекс сложен маломощной (50-100 м) толщей глинисто-кремнисто-карбонатных отложений, обогащенных органическим веществом (доманиковая нефтематеринская фация).

Фаменско-турнейские отложения были сформированы в шельфовой обстановке. Представлены они в основном карбонатными (органогенными известняками и доломитами) отложениями мощностью 200-300 м (фаменский ярус) и известняками с прослоями аргиллитов и алевролитов мощностью 150-200 м (турнейский ярус). В пределах глубоководных некомпенсированных прогибов Камско-Кинельской зоны в это время происходило накопление глинисто-кремнистых известняков, битуминозных сланцев, аргиллитов и мергелей (доманиковая фация) общей мощностью до 200-300 м (в том числе, фаменский ярус – 100-200 м, турнейский – до 100 м). Прогибы эти обрамлялись барьерными рифами. Рифтогенные известняки, слагающие их, позднее сыграли роль литологических ловушек, вместивших промышленные скопления нефти, возникшей первоначально в нефтематеринских отложениях доманиковой фации.

Девон Прикаспийской впадины представлен терригенными отложениями (нижний девон - нижний фран) и выше (средний фран - турне) – глубоководными глинисто-кремнисто-карбонатными битуминозными осадками доманикового типа. Вдоль северной и западной границ Прикаспийской впадины наблюдается пояс развития карбонатных рифовых известняков общей мощностью до 500 м.

С девонским периодом связано проявление щелочного интрузивного магматизма (Хибинский и Ловозерский массивы) и базальтового вулканизма (отмечен в основании отложений, слагающих Кировский регенерированный прогиб и Татарский свод).

В течение каменноугольного периода продолжается погружение Восточно-Русской впадины, осадконакопление происходит также в Прикаспийской и Львовской впадинах. Начиная со среднего карбона происходит постепенное изменение гумидного тропического климата, господствовавшего почти на всей территории ВЕП в раннем карбоне, на более сухой – аридный – в позднем.

Проиллюстрируем строение каменноугольных отложений в типовых районах их распространения.

Разрез каменноугольной системы центральной зоны Восточно-Русской впадины (Московская синеклиза):

C₁t₁ - доломиты, известняки, мергели (50-80 м);

C₁t₂ - песчаники, алевролиты, глины с прослоями бурых углей (30-35 м):

C₁v¹₂ - ( бобриковский горизонт) – континентальные аллювиально-лимнические песчано-алевритовые (на СВ – бокситоносные) отложения (10-100 м);

C₁v²₂ - песчаники, алевриты, глины аллювиально-дельтовые и болотные (20-60 м);

C₃v₃ (окский горизонт) - известняки, доломиты, глины (50-100м);

C₁s₁ - каолиновые глины коры выветривания;

C₂m - морские карбонатные отложения → терригенные отложения → глинистые известняки → известняки, доломиты, мергели, глины (100-150 м);

C₃ - известняки, доломиты, мергели, глины, отдельные пестроцветные пачки, в верхней части преобладают доломиты (150м).

Разрез каменноугольных отложений восточной зоны Восточно-Русской впадины (Волго-Уральская антеклиза) имеет следующий вид:

C₁t - (см. выше фаменско-турнейский комплекс);

C₁v₁ - толща песчаников, алевролитов, аргиллитов с прослоями углистых сланцев и линзами углей (n х 10 - 150-200 м);

C₁v₂ (бобриковский горизонт) - кварцевые песчаники, алевролиты и аргиллиты с растительными остатками, отмечаются прослои углистых сланцев и углей;

C₁v₃-s - известняки и доломиты (200-500 м);

C₂b - известняки, реже доломиты, в верхней части – также глины и алевролиты (50-150 м);

C₂m - пестроцветные терригенные и карбонатные осадки (верейский горизонт, выше – органогенно-детритовые и обломочные известняки с прослоями доломитов);

C₃ - известняки, реже доломиты, иногда с включениями гипса и ангидрита (150-200 м).

В пределах Прикаспийской впадины в разрезе карбона наблюдается чередование мощных терригенных пачек (нижнее визе, башкирский - московский ярусы) с относительно маломощными карбонатно-кремнисто-глинистыми (другие ярусы и подъярусы). Как и в девоне Прикаспийская глубоководная впадина отделялась от Восточно-Русской барьерными рифами, сложенными органогенными известняками.

Разрез карбона Львовской впадины имеет мощность 800-1000 м. Сложен он снизу вверх: c₁t-v₁ - континентальные гравелиты и песчаники (5-50м) → известковистые глины (150м);

C₁v₃-C₁b - континентальные угленосные гравелиты. песчаники и глины (700-800 м).

Пермские отложения ВЕП представлены преимущественно карбонатными морскими фациями (нижняя пермь) и терригенными континентальными (верхняя пермь) фациями.

Пермские отложения присутствуют в Московской, Мезенской синеклизах, Волго-Уральской антеклизе, Прикаспийской, Польско-Литовской синеклизах, площади которых в пермский период были залиты водами Восточно-Русского, Прикаспийского и Польско-Литовского бассейнов.

Восточно-Русский бассейн в перми на востоке граничит с воздымающимся горным сооружением Урала, отделенным от него Предуральским краевым прогибом, на юго-востоке – с Прикаспийским бассейном (через пояс барьерных рифов).

Обобщенный разрез пермских отложений Восточно-Русского бассейна имеет следующий вид:

P₁a - морские мелководные доломиты, доломитовые известняки с богатой фауной фораминифер, кораллов и брахиопод (0-100м (до 180м));

P₁s-ar - морские мелководные мергели, доломиты, ангидриты, гипсы (в восточных зонах Московской синеклизы – прослои каменных углей) (n х 10 м);

P₁k - ангидриты с прослоями доломитов и мергелей (n х 10 -100-150м);

P₂u - континентальные красноцветные аллювиально-дельтовые и озерные отложения (глины, алевриты, косослоистые песчаники с пресноводной фауной) (200-300 м); в направлении на запад мощность отложений снижается до десятков метров;

P₂kz - морские отложения обширного внутриконтинентального Казанского моря (песчаники, мергели, известняки и доломиты с остатками брахиопод, пелеципод и др.) (100-200 м);

P₂t - континентальные (аллювий, дельтовые и озерные отложения) красноцветные песчаники (часто косослоистые), алевролиты, глины, мергели, известняки и доломиты, часто гипсоносные (200-500 м).

Суммарная мощность пермских отложений Востока Русской плиты составляет, таким образом, 600-1300 (достигая 2000 м).

Пермский разрез Прикаспийской впадины имеет мощность, достигающую 7-10 км.

Ассельско-артинский комплекс нижней перми представлен во внешней части прогиба карбонатной толщей мелководных известняков и доломитов, слагающих барьерные рифы мощностью 1-1,5 км, во внутренней – маломощной (n х 100м) толщей глубоководных карбонатно-кремнисто-глинистых отложений.

Кунгурский ярус сложен соленосной толщей мощностью 1-3 км во внешней до 4-6 км во внутренней части впадины. Она представлена мощными пачками галита (в верхней части также калийных и магниевых солей) с прослоями глин. Формирование соленосной толщи происходило в глубоководной лагуне в условиях аридного климата и быстрого и значительного опускания. Общие оцененные запасы галита в пределах впадины составляют около 1 трлн. т, калийных солей – 45 млрд. т.

Верхнепермские отложения, обнажающиеся в соляных куполах, сходны с отложениями Восточно-Русской впадины, но имеют значительно большую мощность.

Триасовые отложения выходят на поверхность в пределах Прикаспийской, Московской и Мезенской синеклиз. Формирование их происходило в условиях аридного (ранний - средний триас) и влажного гумидного (поздний триас) климата в нескольких изолированных внутриконтинентальных впадинах.

В Прикаспийской впадине (синеклизе) мощность триасовых отложений достигает 3-3,5 км. Они имеют следующее строение (снизу вверх):

T₁i - красноцветные терригенные отложения (200-300 м, до 1,4 км – в центральной части впадины);

T₁o - мелководно-морские глинисто-карбонатные отложения (от 100 м до 1000 м – в центральной части впадины);

T₂ - морские известняки, глины, песчаники (до 250 м);

T₃ - континентальные пестро- и сероцветные отложения (глины с прослоями песчаников, алевролитов и углей) (600-700 м).

Нижнетриасовые отложения Московской синеклизы представлены красноцветными континентальными осадками мощностью до 200 м. В разрезе нижнего триаса выделяют 5 седиментационных циклов, каждый из которых начинается песчаниками и заканчивается алевролитами и глинами с известковистыми конкрециями.

На рубеже триаса и юры в пределах Урала и Тимана происходят заключительные деформации сжатия, в результате которых, в частности, геологические комплексы Тиманской зоны были надвинуты на Мезенскую синеклизу.

В конце триаса почти вся территория ВЕП была осушена. В обрамляющих ВЕП подвижных поясах в герцинский этап происходят следующие события:

- в рассекающем тело ВЕП Днепрово-Донецком авлакогене на границе ранней и поздней перми происходят складчатые деформации, и он превращается в интракратонную складчатую зону;

- в северной части Средиземноморского пояса (пассивной окраине океана Тетис), в области, находящейся между Днепрово-Донецким авлакогеном, Украинским щитом на севере и Горным Крымом и Большим Кавказом – на юге, в конце перми происходят блоково-складчатые деформации, и далее она развивается в плитном режиме (Скифская плита);

- в западной части Урало-Азиатского пояса в конце палеозоя в результате коллизии ВЕП и микроконтинентов – террейнов (Казахстанского, Мугоджарского и др.) происходит возникновение горного сооружения, а на границе с ВЕП – Предуральского краевого прогиба.

Альпийский этаж ВЕП охватывает отложения юры-голоцена, сформированные во временных рамках одноименного тектоно-магматаческого этапа развития Земли.

Смежные с ВЕП подвижные пояса и их сегменты в течение альпийского этапа развивались в следующих геодинамических режимах:

- платформенном (Скифская плита, Печоро-Баренцевоморская зона);

- платформенном (J-Pg₂) и, начиная с Pg₃, – эпиплатформенного орогенеза (западная, примыкающая к Предуральскому краевому прогибу и ВЕП область Уральского складчатого сооружения; Скандинавские горы);

- рифтогенно-спрединговом, островодужном (J-Pg) и коллизионном – в неогене-квартере (Карпатская зона).

В ранне- и среднеюрскую эпохи на территории ВЕП господствовал теплый влажный климат, о чем свидетельствуют, в частности, широкое развитие среди отложений этого возраста угленосных отложений, осадочных железных руд, высокоглиноземистых огнеупорных глин и преобладание сероцветных фаций.

В поздней юре южная и юго-западная части ВЕП попадают в зону жаркого относительно сухого климата. В это время в морских бассейнах формируются карбонатные породы (в том числе коралловые известняки и доломиты), а в континентальных условиях – пестроцветные лагунные терригенные отложения.

Ниже приведены разрезы юрских отложений основных областей седиментации этого периода.

Московская синеклиза:

- келловейский ярус средней юры представлен континентальными, песчано-глинистыми, элювиальными, аллювиальными, озерными и болотными отложеними, содержащими прослои бурых железняков, бурых углей, огнеупорных глин, мощность 0-60 м (до 300 м);

- верхняя юра сложена морскими отложениями мощностью, не превышающей 100 м, выполняющими овальные в плане впадины диаметром 50-80 км; разрез центральной части Московской синеклизы снизу вверх: келловейский ярус (песчаные глины) → оксфордский ярус (глины с конкрециями фосфоритов) → нижневолжский подъярус (песчано-глинистые отложения с фосфоритами) → верхневолжский подъярус (глауконитовые и кварцевые пески).

Ульяновско-Саратовская синеклиза:

- отложения байосского и батского ярусов средней юры залегают трансгрессивно на каменноугольных и сложены мелководно-морскими фациями (песчаными в нижней и глинистыми в верхней части), мощность – до 100-150м:

- келловейский ярус средней юры сложен глинами с известковистыми, сидеритовыми и пиритовыми конкрециями;

- оксфордский и киммериджский ярусы верхней юры представлены глинами с прослоями конкреционных фосфоритов;

- волжский ярус верхней юры сложен глинами с подчиненными пластами битуминозных глин и горючих сланцев (нижневолжский подъярус), глауконитовыми песками, песчаниками и фосфоритовыми конгломератами.

Общая мощность верхнеюрских отложений не превышает 80-100м.

Прикаспийская синеклиза:

- нижняя юра - ааленский ярус средней юры представлены кварцевыми косослоистыми аллювиально-дельтовыми песками и глинами мощностью 100-150 м;

- байосский - батский ярусы средней юры в восточной части синеклизы сложены песчано-глинистыми континентальными отложениями мощностью 300-500 м, содержащими прослои бурых углей, в западной части – морскими глинистыми отложениями с прослоями мергелей и известняков (мощность – до 200 м);

- верхняя юра представлена терригенными (глины, алевролиты) и карбонатными (мергели, известняки) отложениями мощностью 200-400 м; в нижневолжских отложениях кроме того присутствуют прослои горючих сланцев, верхневолжские сложены глауконитовыми песками и песчаниками с прослоями конгломератов. Причерноморская впадина:

- келловейский ярус средней юры сложен морскими глинами и алевролитами;

- оксфордский и киммериджский ярусы верхней юры представлены оолитовыми и органогенными известняками с прослоями доломитов, мергелей, глин и алевролитов;

- волжский ярус сложен регрессивной пестроцветной толщей с преобладанием гипсов и ангидритов, сменяющейся вверх по разрезу песчанистыми глинами с прослоями конгломератов.

Общая мощность средне-, верхнеюрских отложений достигает 1-1,5 км.
Полезные ископаемые. Отложения юрского возраста вмещают месторождения следующих видов полезных ископаемых:

- нефти (морские отложения байоса - бата северо-восточной части Прикаспийской синеклизы);

- бурых углей (континентальные отложения баойса - бата восточной части той же синеклизы);

- огнеупорных глин (элювиальные отложения) и бурых железняков (болотные отложения келловейского яруса Московской синеклизы);

- фосфоритов (отложения нижневолжского подъяруса Московской синеклизы);

- кварцевых песков - стекольное сырье (отложения верхневолжского подъяруса Московской синеклизы);

- горючих сланцев (отложения нижневолжского подъяруса Ульяновско-Саратовской синеклизы).

Меловые отложения на ВЕП присутствуют, главным образом, в восточной и юго-восточной ее частях, т.е. в тех же районах, что и юрские. Наибольшим распространением они пользуются во внутренних частях Московской, Ульяновско-Саратовской и Прикаспийской синеклиз.

Нижнемеловые отложения формировались в условиях гумидного климата и почти целиком представлены терригенными сероцветными фосфорито- и сидеритоносными морскими и, в меньшей степени, континентальными отложениями.

Верхнемеловые отложения имеют существенно карбонатный состав. По происхождению это осадки морского бассейна, располагавшегося в области с гумидным очень теплым климатом.

Мощности нижнемеловых отложений последовательно возрастают в направлении с северо-запада на юго-восток Русской плиты: от 100 м в Московской до 200-300 м в Ульяновско-Саратовской и 500-700 м в Прикаспийской синеклизах.

Разрез нижнего мела в Ульяновско-Саратовской синеклизе имеет следующий вид (снизу-вверх): ожелезненные песчаники с фосфоритовой галькой, мощность 0,5 м (валанжинский ярус) → темно-серые глины с конкрециями пирита и фосфоритов с фауной аммонитов, мощность до 100 м (готтеривский ярус) → чередование глин и глауконитовых песчаников с фауной белемнитов (мощность 30 м) → песчанистые глины с кальцитовыми и сидеритовыми конкрециями и фауной аммонитов, мощность 50 м (аптский ярус) → кварц-глауконитовые пески и глины, мощность 30-100 м (средний и верхний подъярусы альбского яруса).

Верхний мел покрывает почти всю южную часть Русской плиты, залегая на нижнем трансгрессивно (несогласно). Мощность верхнемеловых отложений постепенно увеличивается в юго-восточном и юго-западном направлениях: в Ульяновско-Саратовской синеклизе она составляет 100-250 м, в Прикаспийской – 300-600 м, в Причерноморской впадине – 0,5-1 км (до 2 км), в Львовской – не превышает 1 км.

Ниже приведены разрезы верхнемеловых отложений некоторых структур.

В Причерноморской впадине верхний мел представлен мергелями, известняками со стяжениями кремней, в северной ее части – известковистыми песками и песчаниками. Верхняя часть разреза (маастрихтский ярус) сложена мергелями и известняками с повышенной алевритистостью и песчанистостью.

Вехнемеловые отложения Ульяновско-Саратовской впадины сложены в основном мергелями и писчим мелом (слабо сцементированной микропористой карбонатной породой биогенного происхождения), а также опоками и трепелами, глауконитовыми песками, алевролитами и глинами.

Полезные ископаемые в отложениях мелового возраста представлены месторождениями писчего мела (Ульяновская область), фосфоритами (готтеривские отложения северо-восточной части Московской и Ульяновско-Саратовской синеклизы), кварцевыми песками (аптские отложения Подмосковья), а также карбонатными (сидеритовыми) и оксидными (лимонитовыми) рудами нижнего мела.