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

ИМ. В.И.УЛЬЯНОВА-ЛЕНИНА

РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ

Учебное пособие по курсу

«Региональная геология» («Геология России»)
Часть 1. Древние платформы

КАЗАНЬ

заседания учебно-методической комиссии

геологического факультета

Казанского государственного университета

Протокол № от 2009 г.


Составитель

канд. геол.-мин. наук, ст.науч.сотрудник

В.С.Полянин

РЕГИОНАЛЬНАЯ ГЕОЛОГИЯ: Учебное пособие по курсу «Региональная геология» («Геология России»). Часть 1. Древние платформы / Сост. В.С.Полянин. Казань: Казанский государственный университет, 2009. - 83 с.

В пособии дана краткая тектоническая, историко-геологическая и минерагеническая характеристика основных структурных элементов Восточно-Европейской и Сибирской древних платформ. Предназначено для облегчения усвоения теоретических основ, выполнения лабораторных заданий и самостоятельной работы студентов геологических специальностей, изучающих курс «Региональная геология» («Геология России»).

© Полянин В.С., 2009 г,

© Казанский государственный

университет, 2009 г
ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКАЯ ПЛАТФОРМА 5

НИЖНЕДОКЕМБРИЙСКИЙ МЕГАКОМПЛЕКС 9

ПЛАТФОРМЕННЫЙ МЕГАКОМПЛЕКС 18

Каледонский этаж 22

Герцинский этаж 27

Альпийский этаж 33

НИЖНЕДОКЕМБРИЙСКИЙ МЕГАКОМПЛЕКС 46

ПЛАТФОРМЕННЫЙ МЕГАКОМПЛЕКС 50

Каледонский этаж 54

Герцинский этаж 57

Мезозойский этаж 60

Кайнозойский этаж 63

ПРИЛОЖЕНИЯ 71

ВВЕДЕНИЕ
В учебном пособии приводится краткая тектоническая, историко-геологическая и минерагеническая характеристика основных структурных элементов Восточно-Европейской и Сибирской древних платформ и подвижных поясов неогея, расположенных на территории России.

Учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов и имеет целью облегчить усвоение ими теоретических основ и выполнение лабораторных заданий по очень объемному курсу «Региональная геология» («Геология России»), научить студентов грамотно читать, анализировать карты геологического содержания (геологические, тектонические, неотектонические, геологические четвертичных отложений, геоморфологические, литолого-палеогеографические, палеотектонические и др.) и извлекать из них информацию, необходимую для правильного понимания особенностей геологического строения регионов, реконструкции истории их геологического развития и проведения в их пределах прогнозно-минерагенических исследований.

В пособии использован курс лекций, читаемый автором студентам специальностей 011100 - геология и 011500 - геология и геохимия горючих полезных ископаемых.

Содержание учебного пособия соответствует программе курса «Региональная геология» («Геология России») для геологических специальностей вузов.

Изданные к настоящему времени учебные пособия по геологии России из-за ограниченности тиражей не могут быть в полной мере использованы в учебном процессе. Настоящее учебное пособие позволит восполнить это пробел и в краткой форме довести до студентов основные данные о геологии Восточно-Европейской и Сибирской древних платформ и складчатых областей, входящих в состав Урало-Азиатского, Тихоокеанского и Средиземноморского подвижных поясов.

ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКАЯ ПЛАТФОРМА
На востоке Восточно-Европейскую платформу (ВЕП) обрамляет герцинское складчатое сооружение Урала, вытянутое в субмеридиональном направлении. Их разделяет Предуральский краевой прогиб, выполненный молассами пермского и, на юге, триасового возраста. Он наложен на восточную краевую часть ВЕП, вовлеченную в глубокое опускание, которое контролировалось продольными разломами и флексурами в добайкальском фундаменте. В конце перми - триасе внутренняя часть прогиба подверглась деформациям сжатия, вызванным надвиганием на него Уральского складчатого сооружения.

Около 60° с.ш. структура Предуральского прогиба осложнена поднятием Полюдова кряжа. Здесь граница ВЕП поворачивает на северо-запад, следуя вдоль юго-западного края Тиманского кряжа до полуостровов Рыбачий и Варангер. На этом отрезке длиной около 1700 км на чехол ВЕП надвинута краевая часть Тимано-Печоро-Баренцевоморского байкальского складчатого сооружения, так же как Уральское, входящего в состав Урало-Азиатского подвижного пояса.

В западной части полуострова Варангер граница ВЕП резко поворачивает на юго-запад и на протяжении 1500 км следует вдоль края каледонского складчатого сооружения Скандинавии, представляющего собой одно из звеньев Северо-Атлантического (Грампианского) подвижного пояса. Слагающие его каледонские комплексы, представленные позднепротерозойскими и раннепалеозойскими отложениями, надвинуты в юго-восточном направлении на Балтийский щит ВЕП. Амплитуда горизонтальных перемещений тектонических покровов составляет 150-200 км. Об этом свидетельствует, в частности, наличие в каледонских структурах ряда тектонических окон, в которых обнажаются автохтонные раннедокембрийские отложения фундамента ВЕП.

К юго-западу от Балтийского щита ВЕП граничит со Средиземноморским подвижным поясом. Ограничение ее проходит здесь через восточную часть Северного моря, затем следует севернее о. Рюген и далее вдоль северо-восточного края Среднепольского плакантиклинория и Свентокшиских гор.

Далее к юго-востоку на протяжении 750 км граница ВЕП следует вдоль северо-восточного борта Предкарпатского краевого прогиба, наложенного в миоцене на юго-западный ее край.

На юге обрамлением ВЕП является Скифская плита, обладающая герцинским и, частично, байкальским фундаментом и занимающая равнинные части Крыма и Предкавказья. Граница ВЕП следует здесь от устья Дуная на восток, пересекая северо-западную часть Черного моря. Перекопский перешеек и северную часть Азовского моря и далее в широтном направлении через северо-западное Предкавказье до района г. Сальска. Здесь граница поворачивает на запад-северо-запад и огибает с юга, запада и севера глубоко вдающееся в ВЕП с востока интракратонное герцинское складчатое сооружение Донбасса. От среднего течения р. Северный Донец южная граница ВЕП следует через дельту р. Волга, достигая восточного берега северного Каспия примерно в 100 км южнее устья р. Эмба. Отсюда граница ВЕП поворачивает к северо-востоку и далее к северу и, огибая с юго-востока и востока Прикаспийскую впадину, подходит в районе г. Актюбинска к южному окончанию Предуральского краевого прогиба.

Поверхность фундамента имеет первичноденудационное происхождение и срезает различные комплексы метаморфических и магматических образований раннего докембрия.

Около 75% ВЕП занимает Русская плита и около 25% – щиты: Балтийский (Фенно-Скандинавский) на ее северо-западе и Украинский (Азово-Подольский) – на юго-западе.

Балтийский щит на северо-западе граничит с надвинутыми на него каледонидами Скандинавии, на северо-востоке – с байкалидами Тимано-Печоро-Баренцевоморской зоны и на юге и юго-востоке он погружается под чехол Русской плиты. На большей части щита поверхность фундамента прикрыта маломощной «пленкой» четвертичных осадков и поднята на первые сотни метров и, местами, до 0,5-1 км (Хибинские горы) над уровнем моря. Участками она погружена под верхнепротерозойские и палеозойские отложения, выполняющие отдельные чашеобразные впадины или линейные грабены (например, Кандалакшский, Ладожский) глубиной до 1-2 км.

Украинский щит с северо-востока и севера по разрывным нарушениям сбросового типа отделен от Днепрово-Донецкой складчатой зоны. На западе, юго-западе и юге поверхность фундамента полого погружается под чехол Львовской и Причерноморской перикратонных впадин.

Русская плита, занимающая площадь около 4 млн. кв. км, характеризуется сложным строением платформенного чехла и неровным рельефом кровли фундамента с общим размахом высотных отметок, превышающим 20 км.

Нижние горизонты чехла (рифейский и нижневендский) выполняют многочисленные глубокие грабенообразные прогибы (авлакогены), а также отдельные односторонние перикратонные впадины, прилегающие к смежным с ВЕП подвижным поясам.

На территории ВЕП выявлена густая сеть выполненных рифейскими и нижневендскими отложениями линейных грабенообразных прогибов-авлакогенов, рассекающих метаморфический ее фундамент. Относительная глубина этих прогибов варьирует от 1-2 до 4-6 км, длина составляет от нескольких сотен до тысячи километров, ширина от нескольких десятков до ста километров. Эти структуры ограничены и рассечены сбросами и имеют клавишное строение. Авлакогены ориентированы в северо-западном (Пачелмский, или Рязано-Саратовский, Ладожский, Кандалакшский, Камско-Бельский), северо-восточном (Крестцовский, или Валдайский, Яренский и др.), реже субширотном (Абдуллинский) и субмеридиональном (Кировский и Доно-Медведицкий) направлениях.

Вышележащие отложения, начиная с верхневендских, плащеобразно налегают как на позднепротерозойские, так и на раннедокембрийские образования фундамента и в совокупности образуют плитный мегакомплекс чехла ВЕП.

Главными структурными элементами плитного чехла являются:

- обширные сводовые поднятия (антеклизы);

- обширные чашеобразные впадины (синеклизы);

- односторонние перикратонные впадины;

-переходные формы (подземные склоны щитов и

седловины-перемычки, разделяющие смежные антеклизы и

синеклизы).

Ширина антеклиз и синеклиз измеряется сотнями (до 1000) километров. По поверхности фундамента в плане эти структуры имеют неправильно-многоугольную, а в структуре чехла - более сглаженную форму, приближающуюся к овальной или округлой.

Приосевые зоны синеклиз обычно наследуют положение погребенных под ними авлакогенов, а большинство антеклиз и сводов возникло на месте блоков фундамента, расположенных между рифейскими авлакогенами.

Амплитуда относительных превышений в рельефе нижних горизонтов смежных антеклиз и синеклиз измеряется первыми километрами.

Большинство антеклиз и синеклиз отчетливо выражается в рельефе кровли фундамента Русской плиты: антеклизам отвечают обширные выступы, а синеклизам – опускания складчатого основания. Лишь некоторые, относительно неглубокие и молодые, наложенные синеклизы (Ульяновско-Саратовская, Глазовская. Прибалтийская) проявлены в верхних горизонтах чехла и поэтому хорошо «читаются» на геологической карте, а в рельефе фундамента не выражены.

Общая мощность земной коры варьирует в пределах ВЕП от 27-30 до 60-65 км, составляя на большей ее части 35-50 км.

Наименее мощная (27-35 км) кора характерна для Прикаспийской впадины (синеклизы).

В составе земной коры выделяют осадочный, гранитнометаморфический и базальтовый (гранулито-базальтовый) геофизические «слои».

Осадочный слой имеет мощность от первых метров и сотен метров на щитах, до 0,5-2 км – в пределах антеклиз и даже до 10-15 (Баренцевоморская впадина) и 20-25 км (Прикаспийская впадина) – в центральных частях наиболее глубоких синеклиз (приложение 2).

Гранитно-метаморфический слой характеризуется обычно мощностью от 10-20 км до почти полного выклинивания в пределах осевой части Прикаспийской впадины.

Базальтовый слой имеет мощность 20-35 км, сокращаясь до 10-15 км и менее в самых глубоких впадинах (Прикаспийской и Днепрово- Донецкой).

НИЖНЕДОКЕМБРИЙСКИЙ МЕГАКОМПЛЕКС

Стратиграфическое расчленение, корреляция, определение возраста пород фундамента, расшифровка его внутреннего строения вызывают большие трудности. Слагавшие его первично-осадочные, вулканические и интрузивные породы подверглись разнофациальному региональному метаморфизму гранулитовой, амфиболитовой и зеленосланцевой фаций. В ряде случаев они несут следы неоднократных метаморфических преобразований как прогрессивной (с повышением во времени значений температуры и давления), так и регрессивной направленности. Время метаморфизма датируется археем - ранним протерозоем. Ведущими методами определения возраста дорифейских геологических комплексов являются радиогеохронологические.

В тектоническом отношении Балтийский щит подразделяется на три геоблока (области):

- Карело-Кольский;

- Свекофеннский (Шведско-Финский);

- Свеко-Норвежский.

В пределы России почти целиком попадают Карело-Кольский и юго-восточная часть Свекофеннского геоблоков. Геологическое строение первого геоблока рассмотрено ниже.

В составе Карело-Кольского геоблока выделены три вытянутые в северо-западном направлении мегазоны, различающиеся по составу и строению слагающих их геологических комплексов: Беломорская, Кольская и Карельская.

Беломорская мегазона простирается вдоль юго-западного побережья Беломорья. Расположенная северо-восточнее Беломорской Кольская мегазона надвинута на последнюю по Лапландско-Кандалакшскому тектоническому шву, представляющему собой зону развития наиболее глубоко метаморфизованных образований архейского (?) возраста (Колвицкий и Лапландский гранулитовые массивы, сложенные гранатовыми, гиперстеновыми, кордиеритовыми гнейсами, эндербитами и эклогитоподобными породами). Вдоль границы Беломорской и Карельской мегазон простирается Северо-Карельская (Куоло-Выгозерская) шовная зона, обычно включаемая в состав последней.

Беломорская мегазона целиком сложена отложениями беломорской серии нижнего архея, которая состоит из гранито-гнейсов, амфиболитов, амфиболовых, биотитовых, двуслюдяных и высокоглиноземистых гнейсов и сланцев, прорванных интрузиями габброидов и гранитов архейского и раннепротерозойского возраста. Мощность отложений превышает 10 км. Породы беломорской серии характеризуются сложной складчатой структурой и проявлением многофазного (выделяются до четырех фаз) метаморфизма ретроградной направленности (от гранулитового, датируемого 2,85 млрд. лет, через амфиболитовый с возрастом 2,5-2,7 млрд. лет до эпидот-амфиболитового и зеленосланцевого, проявившихся 2,2 и 1,8-1,9 млрд. лет назад). Необходимо отметить относительно слабое проявление в Беломорской мегазоне по сравнению со смежными Кольской и Карельской процессов гранитизации.

В пределах Северо-Кольской зоны развиты плагиоклазовые, плагиоклаз-микроклиновые граниты и гранодиориты, содержащие реликты реоморфизованных двупироксен-плагиоклазовых кристаллических сланцев, плагиоклазовых гнейсов и амфиболитов (возраст метаморфизма датируется цифрой более 2,5-3,0 млрд. лет). Эти ортометаморфические породы, возникшие за счет преобразования магматических (вулканических и/или плутонических) пород среднего состава в условиях амфиболитовой - низов гранулитовой фаций, имеют архейский (возможно, раннеархейский) возраст и рассматриваются как древнейший субстрат (комплекс основания, протокора) Мурманского блока. Процессы гранитизации происходили неоднократно в течение архея и раннего протерозоя, но наиболее интенсивно – в конце архея - начале протерозоя.

Древнейшее плагиогранитогнейсовое основание в пределах Центрально-Кольской зоны выходит на поверхность локально на некоторых участках ее восточного сегмента. Зона сложена в основном мощным (более 3-4 км) слоистым комплексом пара- и ортометамофических пород, объединяемых в кольскую серию (одновозрастную с беломорской): гранат-биотитовыми, биотитовыми и двуслюдяными гнейсами и, в меньшей степени, метаконгломератами и кварцитами, лептитами и амфиболитами с пачками магнетитовых сланцев и слюдистых кварцитов. Последние нередко несут промышленные скопления железных руд (Оленегорское, Комсомольское, Октябрьское месторождения). Породы, слагающие кольскую серию, смяты в интенсивно сжатые линейные складки, вытянутые в северо-западном и северо-северо-западном направлениях. Выделяют несколько этапов метаморфизма, датируемых 2,8-2,9 млрд. лет и 2,6-2,8 млрд. лет.

Вдоль южного края Центрально-Кольской зоны располагаются Печенгская (на северо-западе) и линейно-вытянутая Имандра-Варзугская впадины. Выполнены они одноименными мощными сериями нижнепротерозойских осадочно-вулканических образований, среди которых преобладают основные лавы.

Вулканические толщи состоят из основных лав (с подушечной отдельностью) и туфов, редких горизонтов кислых эффузивов и игнимбритов. Вверх по разрезу формационный состав вулканитов изменяется: слабодифференцированные толеитовые базальты и андезито-базальты сменяются эффузивами непрерывно дифференцированной формации базальтов, андезито-базальтов, андезитов и дацитов, затем формации субщелочных базальтов-трахибазальтов-трахиандезитов и, наконец, - базальтами, базальтовыми коматиитами и пикритами с редкими горизонтами риолитов. С верхним (четвертым) ритмом связаны согласные и секущие тела габбро-перидотитового состава, к которым приурочено богатое медно-никелевое оруденение (Печенгское, Заполярное и др. месторождения).

Печенгская серия несогласно залегает на гнейсах и амфиболитах кольской серии. Верхний возрастной предел ее формирования-1,9-2 млрд. лет.

В Южно-Кольской зоне распространены в основном слюдяные, гранатовые, амфиболовые гнейсы и амфиболиты, а также микроклиновые граниты архея. Эти отложения сопоставляют с кольской серией по присутствию среди гнейсов магнетитовых кварцитов.

Карельская мегазона сложена лопийским комплексом метаморфизованных вулканогенно-осадочных пород и прорывающими их интрузиями гранитоидов.

Комплекс интенсивно гранитизирован и в значительной степени превращен в массивы позднеархейских гранитоидов. Он наблюдается в виде реликтов, заключенных между телами гранитоидов. Сложен он амфиболовыми, пироксеновыми гнейсами, амфиболитами, биотит-плагиоклазовыми гнейсами, гнейсо-гранитами и высокоглиноземистыми гнейсами. Комплекс основания Карельской мегазоны сопоставляется как с древнейшим гранито-гнейсовым основанием Северо-Карельской зоны, так и более молодой беломорской гнейсово-амфиболитовой серией. Возраст его, вероятно, не превышает 2,9-3 млрд.лет.

Лопийский (верхнеархейский) осадочно-вулканогенный комплекс видимой мощностью 3-5 км слагает несколько узких прерывающихся синклинальных зон субмеридионального простирания, разделенных более широкими полями выходов гранитазированного комплекса основания. В различных структурных зонах описываемый комплекс представлен гимольской, парандовской и тикшозерской сериями. Нижняя часть разреза лопия сложена (снизу вверх): метатерригенными породами → основными эффузивами, часто с подушечной отдельностью → вулканитами и туфами кислого состава. Названные породы превращены в амфиболиты (по основным эффузивам) и различного состава гнейсы и сланцы. Верхняя часть разреза представлена первично осадочными графитовыми сланцами, кварцитами, кварц-слюдистыми сланцитами с прослоями метаконгломератов и мраморизованных доломитов, а также пачками железистых кварцитов, вмещающих железорудные месторождения в гимольской серии (Костомукшское и др. месторождения в Западной Карелии).

Лопийские отложения метаморфизованы в условиях амфиболитовой-зеленосланцевой фаций. Они смяты в линейные складки. Особенно интенсивная складчатость (до изоклинальной) приурочена к частям разреза, сложенным сланцами и железистыми кварцитами. Доскладчатые тела, присутствующие в лопийских отложениях, представлены ультрамафитами и мафитами. Поздняя фаза складчатых деформаций лопийского комплекса (2,7 млрд. лет назад) сопровождается внедрением плагиоклаз-микроклиновых гранитов.

Геологические комплексы нижнего протерозоя в пределах Карельской мегазоны образуют 3 разделенных перерывами крупных стратиграфических комплекса: нижний (сумийско-сариолийский), средний (ятулийский) и верхний (венский).

Нижний комплекс залегает с перерывом и угловым несогласием на лопийских и более древних метаморфических образованиях. Сложен он метаморфизованными в зеленосланцевой (реже эпидот-амфиболитовой) фации осадочно-вулканогенными отложениями (снизу вверх):

- сумий (тунгудско-надвоицкая серия): полимиктовые конгломераты (0,2 км) → основные вулканиты с прослоями силицилитов и пластовыми телами ультрамафитов и габбро-диабазов (до 2,5 км) → вулканиты среднего и кислого состава (0,5-0,8 км) → карбонатные породы, общая мощность 1-3 км;

- сариолий (2,3-2,5 млрд. лет): лавы и пирокластолиты андезито-базальтового состава, туфобрекчии и туфоконгломераты (с галькой гнейсов, амфиболитов и эффузивов); общая мощность до 3 км;

- ятуллий (1,9-2,2 млрд. лет): базальные конгломераты, гравелиты и кварцевые песчаники (фалаховая формация) - переотложенные остаточные глины химических кор выветривания - кварцевые и аркозовые конгломераты, гравелиты, песчаники и алевролиты, глинистые сланцы, мраморфизованные доломиты (со строматолитами); общая мощность 0,5-2 км.; в составе комплекса отмечаются также покровы толеитовых базальтов и их порфирокластолитов, занимающие в разрезе заметное (Сенозерский тип разреза) или резко подчиненное (Онежский тип разреза) положение.

Ятуллийские отложения формировались в платформенной обстановке в обширном водном бассейне, занимавшем большую часть Карельской мегазоны. В результате свекофеннских (~1,9 млрд. лет назад) деформаций возникли мульды с крутыми крыльями.

Вепсий имеет мощность 0,8-1 км. Он выполняет брахиформные впадины в юго-западном Прионежье и сложен серыми и красными кварцитовидными песчаниками с горизонтальной и косой слоистостью и прослоями конгломератов, накапливавшихся в дельтовой обстановке и мелководном бассейне.

Наиболее молодыми раннепротерозойскими образованиями в пределах Карельской мегазоны являются посторогенные порфировидные граниты типа рапакиви, слагающие несколько массивов в южной части мегазоны между Ладожским и Онежским озерами. Радиологический возраст этих гранитов - 1,65-1,7 млрд. лет.

Внедрение этих гранитов совпадает с периодом кратонизации Балтийского щита.