Введение в геологию беларуси

А. А. Махнач

МИНСК 2004

УДК 55(476)

Махнач А.А. Введение в геологию Беларуси / А.А. Махнач; Науч. ред. А.В. Матвеев. — Мн.: Ин-т геол. наук НАН Беларуси, 2004. — 198 с: ISBN 985-6117-74-7

Книга знакомит читателя с геологическим строением терри­тории Беларуси. Кратко дана история изучения белорусских недр. Охарактеризованы вещественный состав и стратиграфия кристалли­ческого фундамента и платформенного чехла. Рассмотрены тектони­ка и история геологического развития территории. Уделено внимание описанию полезных ископаемых.

Предназначена для широкого круга геологов и географов, студентов, магистрантов, аспирантов, преподавателей геологических и географических специальностей.

Табл. 9. Ил. 44. Библиогр. 50 назв.

Рекомендовано к изданию Редакционно-издательским советом ИГН НАН Беларуси

Научный редактор академик НАН Беларуси А.В. Матвеев

Рецензенты:

доктор геолого-минералогических наук, профессор Э.А. Высоцкий,

доктор геолого-минералогических наук Н. В. Аксаментова,

кандидат геолого-минералогических наук С.А. Кручек

Изображения на обложке — ландшафты территории Беларуси (сверху вниз): девонский (реконструкция), пермский (реконструкция), современный (фото В.Ф. Винокурова)

ISBN 985-6117-74-7 О Институт геологических наук

НАН Беларуси, 2004

Ознакомление с основами геологического строения территории Беларуси занимает значительное место в программах подготовки спе­циалистов геологического и географического профиля вузов нашей страны. Так, например, студентам-геологам в Белорусском госунивер­ситете читается курс «Геология Беларуси и стран Европы», а в Гомель­ском госуниверситете — «Геология Беларуси и ближнего зарубежья». В учебные программы по специальностям «география» и «геоэколо­гия» Белгосуниверситета входит раздел «Геология Беларуси». Без зна­комства с геологическим строением территории страны невозможна подготовка студентов по ряду специальностей и в других вузах Беларуси.

Несмотря на то, что научная литература по различным вопро­сам геологии Беларуси очень обширна, имеется большой дефицит учебных пособий, которые знакомят с основными чертами геологи­ческого строения территории нашей страны. В этом отношении пред­ставляет интерес книга Э.А. Высоцкого, Л.А. Демидовича и Ю.А. Де-ревянкина «Геология и полезные ископаемые Республики Беларусь». Но с момента ее выхода (1996 г.) появился ряд новых геологических данных. Кроме того, та часть этого учебного пособия, где описано геологическое строение территории Беларуси, по полноте раскрытия вопросов значительно уступает разделам, посвященным характерис­тике полезных ископаемых и экологических проблем их освоения.

В 2001 г. вышла в свет наиболее полная сводка по геологии на­шей страны. Это фундаментальная монография «Геология Беларуси». Сейчас готовится к изданию сокращенный вариант этой книги — «Ос­новы геологии Беларуси». Но обе названные работы из-за большого объема и высокой детальности рассмотрения вопросов слишком слож­ны для начального ознакомления с геологией страны.

Все сказанное определило актуальность подготовки книги, ко­торую вы держите в руках. Она замышлялась как учебное пособие, хотя и не имеет соответствующего грифа.

Главной целью, которую преследовал автор, было сделать как можно более короткий текст и в то же время затронуть все основ­ные вопросы геологии Беларуси. «Введение в геологию Беларуси» — это, по существу, вариант «Геологии Беларуси», адаптированный для студентов, магистрантов, аспирантов и преподавателей и допол­ненный главами об истории геологического развития и полезных ис­копаемых. Поэтому автора в данном случае правильнее было бы на­звать адаптером или составителем.

В книге использована структура стратиграфической и геохро­нологической классификации, предложенная в последнем (1992 г.) издании «Стратиграфического кодекса России» [43]. Самым крупным стратиграфическим подразделением, используемым в нашей работе, является эонотема (нижнеархейская, верхнеархейская, нижнепротеро­зойская, верхнепротерозойская и фанерозойская). Эонотемы, как правило, состоят из эратем, которые раньше назывались группами. Названные стратиграфические подразделения соотносятся с геохро­нологическими следующим образом: эонотема - эон, эратема - эра.

Я глубоко благодарен академику А.В. Матвееву, профессору Э.А. Высоцкому, докторам геолого-минералогических наук Н.В. Ак-саментовой и Г.В. Зиновенко, кандидату геолого-минералогических наук С.А. Кручеку, сделавшим ряд конструктивных замечаний. Моя искренняя признательность также кандидатам геолого-минералогичес­ких наук Я.И. Аношко и Л .Ф. Гулису и младшему научному сотрудни­ку В.В. Гулис, оказавшим редакционно-техническую помощь в под­готовке книги.

В истории геологического изучения территории Беларуси мож­но выделить три основных этапа: (1) начало XIX — начало XX вв.; (2) начало XX в. - 1941 г.; (3) с 1945 г. по настоящее время [13, 19].

На первом этапе геологическое изучение территории Белару­си затрагивало, в основном, только четвертичные отложения. В 1802 г. геологические работы здесь начал проводить В.М. Севергин. Он дал описания четвертичных отложений и рельефа, охарактеризовал гон­чарные глины в Верхне-Неманской низине около Скиделя, торфяни­ки Свислочской низины, сообщил о выходах мела в районе Гродно, большое внимание уделил изучению валунов, высказал идею об об­ширном древнем материковом оледенении на западе Русской равни­ны. Примерно в это же время появляются работы С. Сташица, пришед­шего к выводу о наносном характере отложений, покрывающих Западную Беларусь и Литву. В 1816 г. Г.К. Разумовский описывает ледниковые валуны на пространстве от Петербурга до Бельгии, в т.ч. в Гродненской губернии. В работе Н.А. Кумельского (1826 г.) сообща­ется о находках в окрестностях Гродно «зеленой земли», очевидно, глауконитовых пород. В 1830 г. Э.И. Эйхвальд дает описание четвер­тичных пресноводных мергелей под Гродно. В 1844—1854 гг. он же из­дает «Полный курс геологических наук, преимущественно в отноше­нии к России», в котором приводит сведения о фауне меловых отложений под Гродно и закладывает основы ледниковой теории. В 1845 г. К.И. Арсеньев публикует «Путевые заметки», где излагает ре­зультаты изучения песчаной равнины между Вильно и Гродно. В 1844 г. Ю.Г. Блазиус впервые устанавливает выходы девонских известняков и доломитов на р. Днепр у Орши. В 1846 г. в обнажениях на левом бе­регу Сожа экспедицией Р. Мурчисона впервые установлены коренные отложения меловой системы.

Во второй половине XIX века геологическими маршрутами все чаще пересекаются средние и южные районы Беларуси. По их резуль­татам появляются известные работы А.П. Карпинского и А.Э. Гедрой-ца. В 1892 г. А.П. Карпинский описал кембро-силурийские отложения у д. Рованичи Игуменского уезда (ныне Червенский район) Минской губернии, полагая при этом, что они находятся в коренном залегании.

С 1873 по 1898 гг. в Белорусском Полесье работала экспедиция под руководством И.И. Жилинского. Она собрала и обобщила бога­тый материал по геологическим и физико-географическим условиям Полесской низменности. Во второй половине XIX столетия начина­ется мелкомасштабная геологическая съемка, бурятся неглубокие сква­жины для водоснабжения, дающие геологический материал, проводят­ся геологические исследования вдоль трассы Киево-Брестской железной дороги.

В 1906 г. Е.В. Оппоков указал на продолжение Украинской меловой мульды в Припятском Полесье, а в 1916 г. высказал идею о Полесском девонском вале.

Объем сведений о строении недр Беларуси в то время был не­велик. Однако исследования, проведенные здесь в XIX веке, заложи­ли фундамент дальнейшего геологического изучения территории. Более того, уже в дореволюционные годы минеральные ресурсы Беларуси были востребованы. Работало небольшое количество кустар­ных предприятий по производству кирпича и гончарных изделий из четвертичных глин и суглинков. Писчий мел добывался из отторжен-цев, обжигался в напольных печах на известь и частично отмучивал­ся для бумажной и стекольной промышленности. Работал цементный завод на меловом сырье, завод по обжигу девонских доломитов, заво­ды гончарных изделий и черепицы, изразцовый завод. Собирались ва­луны для строительных целей, использовались подземные воды, торф, болотные железные руды.

На втором этапе изучения недр Беларуси (начало XX в. — 1941 г.) начали зарождаться современные геологическая служба и геологическая наука. У их истоков стоял Институт белорусской куль­туры (Инбелкульт). Среди задач этого научного учреждения, образо­ванного в 1922 г., важное место было отведено изучению недр, кото­рым активно занимались крупнейшие геологи того времени Н.Ф. Блиодухо, Ф.В. Лунгерсгаузен, Г.Ф. Мирчинк, Б.К. Терлецкий, П.А. Тутковский и др.

В 1927 г. на базе геологической ячейки Инбелкульта был создан Геологический институт. Когда в конце 1928 г. было принято решение преобразовать Инбелкульт в Белорусскую академию наук, геологи академии вместе со специалистами ВСНХ БССР приступили к целе­направленному изучению геологического строения территории Бела­руси и созданию ее минерально-сырьевой базы. С 1938 г. задачи в области поисков и разведки месторождений полезных ископаемых в основном решались Геологическим управлением БССР Геолкома при СНК СССР, а академический институт сосредоточил свое внимание на проблемах региональной геологии, гидрогеологии, геологической съемки и др.

В этот, довоенный, период было открыто и изучено более 300 месторождений различных полезных ископаемых, в Минске была пробурена самая глубокая в то время скважина на западе СССР (353,8 м), в Беларуси зародилась геофизическая служба, осуществ­лялись геологическая съемка и инженерно-геологические изыскания, были даны рекомендации по подземному водоснабжению крупных населенных пунктов, обнаружены минеральные воды в Минске и Бобруйске. Уже в те годы были сформулированы представления о на­личии на юго-востоке Беларуси крупной погруженной структуры — Припятского прогиба, который является сейчас главной кладовой по­лезных ископаемых Беларуси. Первым признаком больших богатств Припятского прогиба стало обнаружение каменной соли, которая была вскрыта в 1940 г. у д. Давыдовка на глубине 844 м. В 1941 г. издана геологическая карта листа N-35 (Минск) под редакцией А.И. Москвитина и Б.К. Терлецкого. В 1930 г. опубликован первый учебник по геологии Беларуси — «Уступ у геалопю БеларусЬ) Ф.В. Лунгерсгаузена.

Итоги геологических исследований этого этапа были подведе­ны в изданной в 1947 г. монографии «Геология СССР. Том III. Бело­русская ССР».

Большую работу по изучению недр Беларуси в предвоенные годы провели А.Н. Авксентьев, Н.Ф. Блиодухо, Г.В. Богомолов, A.M. Жирмунский, С.С. Маляревич, A.M. Розин, М.М. Цапенко и др.

Важнейшим итогом геологического изучения территории стра­ны стала разработка достаточно полных представлений о строении и эволюции земной коры региона, выявление и разведка многих место­рождений полезных ископаемых.

Были установлены основные закономерности размещения глав­ных тектонических структур Беларуси и показаны особенности их раз­вития. Охарактеризованы комплексы пород кристаллического фунда­мента, их стратиграфия, условия формирования и металлогеническая специализация, исследованы особенности строения и формирования разновозрастных кор выветривания на кристаллических породах. Раз­работаны стратиграфические схемы, детально изучен вещественный состав, реконструированы палеогеографические условия формирова­ния и охарактеризованы вторичные изменения отложений всех под­разделений осадочного чехла. Детально исследованы особенности позднепротерозойского и позднедевонского вулканизма территории страны. Описаны современные геологические процессы, разработа­на генетическая классификация рельефа, изучена геохимия белорус­ских ландшафтов. Охарактеризованы водоносные горизонты и комп­лексы и дана схема гидрогеологического районирования территории страны. Геофизическими методами изучено глубинное строение недр республики: выявлены особенности залегания поверхности Мохоро-вичича, вариации мощности базальтового слоя, гравитационного и магнитного полей. Организована сеть сейсмических станций, иссле­дованы теплофизические свойства пород осадочного чехла и кристал­лического фундамента, установлены основные закономерности рас­пределения температур в недрах территории Беларуси.

Значительным результатом этих исследований стала серия карт, отражающих различные стороны геологического строения террито­рии нашего государства.

В период, начиная с 1945 г., была создана современная мине­рально-сырьевая база Беларуси. В настоящее время здесь открыты и разведаны месторождения калийных и каменной солей, нефти, буро­го угля, горючих сланцев, железных и редкометальных руд, фосфори­тов, гипса, писчего мела, доломита, опок и трепелов, давсонита, као­лина, торфа и сапропелей, разнообразных строительных материалов, пресных и минеральных подземных вод и промышленных рассолов.

Основными изданиями, где суммированы результаты изучения недр Беларуси после Великой отечественной войны, являются моно­графии «Геология СССР. Т. III. Белорусская ССР. Геологическое опи­сание» (1971 г.), «Геология СССР. Т. III. Белорусская ССР. Полезные ископаемые» (1977 г.) и вышедшие недавно книги «Геология Белару­си» [13] и «Полезные ископаемые Беларуси» [44]. В двух последних изданиях обобщены и проанализированы материалы по геологии и ми­неральным ресурсам нашей страны, полученные за последние 30—3 5 лет. Важным картографическим обобщением региональных геологических материалов стали разделы «Геологическое строение и ресурсы недр» и «Рельеф и геоморфология» «Национального атласа Беларуси» [39].

Изучением геологии Беларуси в послевоенный период занима­лись академические учреждения (Лаборатория геохимических про­блем, Плещеницкая геофизическая обсерватория, Институт геологи­ческих наук), производственные объединения («Белгеология», «Белоруснефть», «Беларуськалий»), отраслевые научно-исследова­тельские и проектные институты (БелНИГРИ, БЕЛГОРХИМПРОМ, БелНИПИнефть, «Геосервис»), Белорусский и Гомельский госунивер­ситеты и другие организации.

Большой вклад в развитие белорусской геологической науки и практики в этот период внесли очень многие специалисты. Назовем лишь академиков и членов-корреспондентов Национальной академии наук Беларуси (Г.В. Богомолов, Р.Г. Гарецкий, Г.И. Горецкий, К.И. Лу-кашев, А.В. Матвеев, А.А. Махнач, А.С. Махнач, Р.Е. Айзберг, А.В. Кудельский, В.А. Кузнецов, В.К. Лукашев, А.В. Фурсенко, A.M. Розин, В.Н. Щербина) и некоторых видных представителей гео­логоразведочного производства (Ф.С. Азаренко, В.Н. Бескопыльный, З.А. Горелик, Я.Г. Грибик, СП. Гудак, Г.И. Илькевич, В.В. Карпук, П.А. Леонович, Ю.И. Павлов, В.И. Пасюкевич, П.З. Хомич).

Территория Беларуси расположена на западе древней Восточ­но-Европейской платформы. Геологическое строение таких платформ двухъярусное. Здесь на кристаллическом фундаменте, сложенном ме­таморфическими и магматическими породами и имеющем архейско-раннепротерозойский возраст, залегает платформенный чехол. Пос­ледний почти целиком состоит из осадочных пород, которые в ряде районов прорываются магматическими образованиями или пересла­иваются с ними. Глубина залегания кристаллического фундамента на территории Беларуси изменяется от нескольких десятков метров до 5-6 км, а на самом юге страны в пределах Украинского кристалличес­кого щита породы фундамента выходят на поверхность.

По вещественному составу в фундаменте Беларуси выделены три гранулитовые, две гранитогнейсовые и одна вулканоплутоническая геоструктурные области [13]. Это Белорусско-Прибалтийский гра-нулитовый пояс, Брагинский и Витебский гранулитовые массивы, Центрально-Белорусская (Смолевичско-Дрогичинская) и Восточно-Литовская (Инчукалнская) гранитогнейсовые зоны, Осницко-Микаше-вичский вулканоплутонический пояс (рис.1).

Белорусско-Прибалтийский гранулитовый пояс, прослежива­емый по аномалиям магнитного и гравитационного полей, протяги­вается широкой полосой на западе Беларуси и продолжается в юго-восточную Польшу и южную Эстонию. Это одна из крупнейших структур фундамента западной части Русской плиты; общая длина пояса превышает 1000 км, ширина колеблется от 50 до 150 км.

Брагинский гранулитовый массив площадью 150 х 200 км за­нимает юго-восточную часть Беларуси и продолжается на территории смежных областей Украины и России.

Витебский гранулитовый массив, выделенный только по гео­физическим данным, расположен на северо-востоке страны.

Центрально-Белорусская (Смолевичско-Дрогичинская) грани-тогнейсовая зона шириной от 60 до 110 км протягивается через цен­тральную часть Беларуси в северо-восточном направлении более чем на 600 км от границы между Восточно-Европейской и Западно-Евро­пейской платформами (линия Тейссейра-Торнквиста) до широты Полоцка.

Восточно-Литовская (Инчукалнская) гранитогнейсовая зона расположена, в основном, на территории Литвы и Латвии; лишь не­большая ее часть заходит в крайнюю западную часть Беларуси.

Осницко-Микашевичский вулканоплутонический пояс находит­ся восточнее Центрально-Белорусской (Смолевичско-Дрогичинской) гранитогнейсовой зоны; он тянется по территории Беларуси широкой полосой в северо-восточном направлении на расстояние около 600 км от границы с Украиной до границы с Россией.

По глубине залегания кристаллического фундамента (мощно­сти чехла) на территории Беларуси выделяются обширная положитель­ная структура (Белорусская антеклиза), три крупные отрицательные структуры (Припятский прогиб, Подлясско-Брестская и Оршанская впадины) и четыре структуры с глубиной залегания фундамента, про­межуточной между отрицательными и положительными структурами (Латвийская, Полесская, Жлобинская и Брагинско-Лоевская седлови­ны) (рис.2). Кроме того, на территорию Беларуси небольшими участ­ками заходят Украинский кристаллический щит, Балтийская синеклиза, Воронежская антеклиза, Волынская моноклиналь Волыно-Подольской впадины и Луковско-Ратновский горст [13].

1. 
   
   Рис. 2. Карта тектонического районирования территории Беларуси (по Р.Г. Гарецкому, Р.Е. Айзбергу [13]). I - кристаллический щит, II - антеклизы, III - сед­ловины, выступы, горсты, IV- прогибы, впадины, синеклизы; разломы: V- суперре­гиональные, VI — региональные и субрегиональные, VII — локальные; цифры на карте: 1 — Бобовнянский погребенный выступ, 2 — Бобруйский погребенный выступ, 3 — Ви-лейский погребенный выступ, 4 — Воложинский грабен, 5 — Ивацевичский погребен­ный выступ, 6 - Мазурский погребенный выступ, 7 - Центрально-Белорусский мас­сив, 8 — Гремячский погребенный выступ, 9 — Клинцовский грабен, 10 — Суражский погребенный выступ, 11 - Гомельская структурная перемычка, 12 - Микашевичско-Житковичский выступ, 13 - Припятский грабен, 14 - Северо-Припятское плечо, 15 - Витебская мульда, 16 - Могилевская мульда, 17 - Центрально-Оршанский горст, 18 - Червенский структурный залив.
   
   В осадочном чехле присутствуют образования рифея, венда и всех геологических периодов фанерозоя: кембрия, ордовика, силу­ра, девона, карбона, перми, триаса, юры, мела, палеогена, неогена и квартера. Разрезы венда и квартера на территории Беларуси, класси­ческие по своей стратиграфической полноте и литологическому раз­нообразию, служат эталонами образований этого возраста.
   
2. 
   В недрах Беларуси залегают самые разные горные породы. Среди осадочных образований это — гравий и гравелиты, пески и пес­чаники, алевриты и алевролиты, глины и аргиллиты, известняки, до­ломиты, мергели, писчий мел, гипс, ангидрит, каменная соль, сильви­нит, карналлит, фосфориты, опоки, трепелы, кремни, горючие сланцы, уголь, торф и др. Кристаллические породы, встречающиеся в недрах нашей страны, включают граниты, гранодиориты, габбро, базальты, диабазы, долериты, гнейсы, амфиболиты, кристаллические сланцы, не­фелиновые сиениты, нефелиниты и др. Довольно значительное место в геологическом разрезе принадлежит вулканогенно-осадочным по­родам - туфам и туффитам.
   
3. 
   Коренные породы на территории Беларуси практически пол­ностью перекрыты четвертичными отложениями (рис. 3). Естествен­ным образом обнажающиеся коренные породы можно увидеть лишь на крайнем юге (кристаллический фундамент в р-не д. Глушкевичи Лельчицкого р-на Гомельской обл.), у д. Рованичи Червенского р-на Минской обл. (ледниковый отторженец карбонатных пород ордовик­ского возраста), местами по берегам рек Днепр, Западная Двина и Сарьянка на севере Беларуси (девонские доломиты) и в долинах рек южной части страны (мел, палеоген, неоген).
   
4. 
   Основную часть четвертичного покрова слагают ледниковые (моренные) и водно-ледниковые отложения, которые являются продук­том деятельности материковых ледников, несколько раз надвигавших­ся на территорию Беларуси из Скандинавии. Последний ледник оста­вил территорию республики 12 тыс. лет назад. В результате работы ледников образовались многочисленные месторождения строительных материалов (пески, глины, песчано-гравийные смеси), сформирова­лись озерные котловины и живописный пересеченный рельеф сред­них и северных районов Беларуси. Памятником ледникового периода являются валуны, большое количество которых рассеяно по террито­рии страны; с их разнообразием можно познакомиться в Парке кам­ней, расположенном в минском микрорайоне Уручье.
   
5. 
   Территория Беларуси подвергалась обширному оледенению не только в недалеком геологическом прошлом — в антропогене. Присутствие древних погребенных морен — тиллитов — среди отложений венда в восточной и центральной частях страны свидетельствует о том, что и 620-650 млн лет назад здесь был ледниковый покров.
   

6. 
   Подавляющее большинство осадочных отложений Беларуси накопилось в морских условиях. Последнее море ушло с территории нашей страны 30 млн лет назад (в конце палеогена). Посмотрев на геологическую карту страны (рис. 4), мы увидим большое изометрич-ное пятно коричневого цвета на севере (девон), зеленую полосу в сред­ней части (мел) и желтую — на юге (палеоген—неоген). Значит, север­ная часть территории Беларуси стала сушей в конце девонского периода, средняя - в конце мелового, а в южной части морские усло­вия сохранялись дольше всего.
   
7. 
   На территории Беларуси находится уникальная геологичес­кая структура—Припятский прогиб, которая 350—370 млн лет назад, в девонское время, была рифтом, т.е. глубоким рвом глубинного проис­хождения, вдоль которого происходил раскол континента.
   
8. 
   В геологической истории Беларуси было несколько эпох мощ­ного вулканизма. Наиболее изучены две из них: вендская и девонская. В результате вендского вулканизма сформировались покровы и пото­ки базальтовых лав и толщи пирокластического материала на юго-за­паде республики. Щелочно-ультраосновной — щелочно-базальтоидный девонский вулканизм привел к образованию пластов туфов, эффузив­ных и субвулканических пород и трубок взрыва в восточной части Припятского прогиба и на Жлобинской седловине.
   
9. 
   На территории нашей страны находится один из крупнейших в мире Припятский соленосный бассейн. Здесь в позднедевонское время накопилась мощная толща (до 3 км) каменной и калийных со­лей. По производству калийных удобрений на базе сильвинитов Ста-робинского месторождения Беларусь находится на одном из первых мест в мире.