ОСНОВНЫЕ СТРУКТУРНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНТИНЕНТАЛЬНОЙ КОРЫ

Орогенные области (складчатые пояса) и платформы представляют главнейшие элементы со­временной структуры континентов. Они сформировались в результате длительного геологического развития соответствующих участков земной коры, начавшегося с заложения геосинклинальных по­ясов. Для складчатых поясов характерны линейность их контуров, громадная мощность накопив­шихся отложений (до 15-25 км), выдержанность состава и мощности этих отложений по простира­нию складчатой области, наличие своеобразных формаций: флишевой, молассовой и др.; интен­сивный эффузивный и интрузивный магматизм (особенно - гранитные интрузии в форме батоли­тов); интенсивная складчатость, обилие разломов, в том числе надвигов, указывающих на господ­ство процессов сжатия; для докембрийских складчатых областей - сильный региональный мета­морфизм. Складчатые пояса возникли на месте тектонически активных геосинклинальных поясов,

ПОНЯТИЕ О ГЕОСИНКЛИНАЛЯХ

Геосинклинальявляется важнейшим понятием геотектоники. Представления, составившие основу учения о геосинклиналях, были высказаны в 1857-1859 гг. американским геологом Дж.Холлом, а сам этот термин был введён в науку американским ученым Дж.Дэна в 1873 году. В первоначальном понимании, геосинклинали - это сравнительно узкие, протяженные, подвижные участки земной коры, вытянутые по краям платформ или между платформами и характеризующи­еся на первом этапе значительным растяжением, погружением земной коры и мощным осадкона-коплением; на втором этапе (гораздо более кратковременном) - преобладанием сжатия, складчато­стью, разнообразной магматической деятельностью и поднятием вначале срединных участков, а затем и всей области с образованием горной страны. Эти процессы сопровождаются складчатыми и разрывными деформациями, а также метаморфизмом пород. В.Е.Хаин (1973) дает такое опреде­ление геосинклинали: "геосинклинали (геосинклинальные пояса) это зоны высокой подвижности, значительной расчлененности и повышенной проницаемости земной коры, характеризующиеся на ранних этапах своего развития преобладанием интенсивных погружений, а на заключитель­ных - интенсивных поднятий, сопровождаемых складчато-надвиговыми деформациями ". По Д.В.Наливкину, "геосинклиналь - это область накопления осадков, впоследствии превращающих­ся в складчатые горы".

Крупнейшие, глобальной протяженности участки земной коры геосинклинального строения называются геосинклинальными (подвижными) поясами; соподчиненные крупные подразделения

- геосинклинальными областями, а входящие в их состав более мелкие участки, отличающиеся
некоторыми особенностями своего строения и развития, представляют собственно геосинклинали.

По В.Е.Хаину, геосинклинальный пояс- подвижный и проницаемый тектонический эле­мент литосферы, для которого характерны наборы определенных литологических формаций, зако-

номерная направленность магматических явлений, интенсивная дислоцированность и часто глу­бокий метаморфизм осадков и вулканитов. В современном понимании "геосинклинальный пояс- это один из типов подвижных поясов Земли, возникающий на границах крупных литосферных плит (океанических и континентальных) или в результате рифтообразования и расщепления кон­тинентальных плит; развивается соответственно на океанической и (или) утоненной и перерабо­танной континентальной коре; длительно служит местом интенсивного накопления осадочных и вулканических толщ в морских, часто глубоководных, затем островодужных и мелководных усло­виях. В конечном счете, геосинклинальный пояс испытывает интенсивные тектонические дефор­мации, региональный метаморфизм и гранитизацию с превращением в складчато-надвиговые гор­ные сооружения с мощной континентальной корой, разделенные межгорными и окаймленные предгорными (краевыми, передовыми) прогибами" (Горная энциклопедия, том 1, 1984, с. 555).

Процессы поднятия земной коры, внедрения крупных масс кислых интрузий наиболее интен­сивно проявляются в центральной части геосинклинали, которую Г.Штилле назвал эвгеосинклина-лью. По краям геосинклинальной области расположены миогеосинклинали, содержагцие гораздо меньше эффузивных толщ, а также интрузивных массивов и сложенные в целом более молодыми породами.

Геосинклиналь переживает в своем развитии несколько стадий (рис. 31). По Э.Краусу, В.В.Белоусову и В.Е.Хаину, различаются два этапа развития геосинклинали: собственно геосинк­линальный и орогенный. В первом, собственно геосинклинальном, этапе две стадии: 1) начально­го погружения и 2) предорогенная. Во втором этапе также две стадии: 3) раннеорогенная и 4) соб­ственно орогенная.

Первый этап, согласно взглядам В.В.Белоусова (1962), начинается с заложения на континен­тальной или океанической коре ряда обширных частных прогибов, которые вскоре расчлененяют-ся на несколько более узких интрагеосинклиналей и интрагеоантиклиналей (лат. "интра" - внут­ри) - волновых прогибов, сохраняющихся в течение всего цикла развития геосинклинали. В тече­ние первого этапа преобладают опускания. Это выражается в том, что интрагеосинклинали посте­пенно и неравномерно расширяются за счет разделяющих их интрагеоантиклиналей, а на перифе­рии геосинклинали - за счет краясоседней платформы.

Первая стадия - растяжения земной корыи начального погружения.Геосинклинальная (интрагеосинклинальная) область погружается по ступенеобразным разломам на глубину до деся­ти или более километров. Погружение сопровождается формированием нижней терригенной формации', эффузивным магматизмом (офиолитовая, спилито-кератофировая и диабазовая фор­мации), который представляет из себя проявление начального вулканизма в эвгеосинклиналях. Ча­сто спилито-кератофировая формация сопровождается кремнистыми породами яшмовой форма­ции (радиоляриты, диатомиты и др.). В миогеосинклиналях в это время происходит накопление мощных толщ морских песчано-глинистых осадков (сланцево-граувакковая и аспидная форма­ции). На окраине прилегающей платформенной суши аспидная формация нередко замещается па-ралической угленосной формацией.

Снос материала осуществляется с окружающих возвышенных участков. Мощность осадоч­ных пород может достигать 5-10 и более километров. Таким образом, процессы прогибания и на­копления осадков уравновешиваются.

Вторая стадия - предорогенная. При переходе от первой стадии ко второй происходит пере­распределение зон поднятия и опускания. Центрами такого перераспределения являются интраге­осинклинали. В них образуются новые, как бы вторичные поднятия, которые В.В.Белоусов назвал центральными поднятиями. Каждое такое центральное поднятие разделяет интрагеосинклиналь

* Формация,по В.Е.Хаину, - закономерное и естественное сочетание горных пород - магматических, осадоч­ных, метаморфических, связанных общностью условий своего образования, т.е. возникших в сходной физико-геогра­фической и тектонической (геодинамической) обстановке.

Рис. 31. Принципиальная схема развития геосинклинальной системы (по В.Е.Хаину, 1973)

1 - фундамент; 2 - конгломераты; 3 - песчаники и алевролиты; 4 - глины; 5 - известняки; б - флиш; 7 - разрывные нарушения; 8 - излияния и пластовые интрузии основных пород спилито-кератофировой формации; 9 - граниты и пла-гиограниты; 10 - вулканические образования порфировой формации. Стрелки показывают направление и относитель­ную интенсивность сноса. I-IV - стадии развития геосинклинали: 1а,б - стадия растяжения земной коры и начального погружения; //- предорогенная, или зрелая (/-//- геосинклинальный этап); III - раннеорогенная; IV- собственно оро-генная (III-IV- орогенный этап). (Заимствовано у М.М.Судо, 1981)

на два меньших прогиба (краевые прогибы). В дальнейшем наблюдается постепенный рост и рас­ширение центрального поднятия, и одновременно с этим происходит смещение наружу краевых прогибов, которые, раздвигаясь, как бы накатываются на соседние интрагеоантиклинали, посте­пенно с краев втягивая их в опускание. Происходит частная инверсия, или частное обращение, -превращение частного прогиба (интрагеосинклинали) в складчатое центральное поднятие. На ме­сте бывших интрагеоантиклиналей располагаются новые прогибы, являющиеся результатом сме­щения наружу краевых прогибов: два краевых прогиба, двигавшиеся на одну и ту же интрагеоан-тиклиналь с двух сторон, встречаются, сливаются и превращаются в единый межгорный прогиб. На периферии геосинклинали краевой прогиб "накатывается" на край платформы и превращается в так называемый передовой прогиб.

В рельефе центральные поднятия выражены архипелагами островов, островными дугами, разделенными более или менее глубокими морями-проливами. Море, частично вытесненное из

геосинклинали, трансгрессирует на платформу, прежде всего ее перикратонные прогибы, и сре­динные массивы. Появляются пликативные дислокации, внедряются первые интрузии. Среди осадков типичны тонкоритмичные терригенно-карбонатные отложения флишевой формации. От­личительную особенность этой формации составляет тонкая и правильная ритмичность ее сложе­ния с преобладанием пелитовых пород (глины, аргиллиты, мергели, пелитоморфные известняки) и обязательным присутствием алевролитов или песчаников, а иногда и более грубообломочных пород. Флишевая формация может встречаться как в мио-, так и в эвгеосинклиналях, однако в последних она появляется значительно раньше. Среди магматических формаций на смену спили-то-кератофировой приходят породы порфиритовой (андезитовой) формации. Трещинный вулка­низм в значительной степени замещается центральным. Преобладают по-прежнему подводные из­лияния, но временами вулканические постройки поднимаются над уровнем моря, образуя острова и островные дуги. Трансгрессия моря приводит к отдалению берегов материковой суши от гео­синклинального бассейна и резкому уменьшению количества обломочного материала. Следствием этого является широкое распространение карбонатных пород известняковой формации, развитой в краевых (миогеосинклинальных) частях. Разновидностью ее является рифогенная субформация. В завершение этой стадии происходит широкомасштабное внедрение гранитоидных батолитов (гранитоидная формация) в среднюю часть геосинклинали, сопровождающееся общим ее возды-манием или общей инверсией.

Второй - орогенный - этап характеризуется преобладанием горизонтальных и импульсивных восходящих вертикальных движений, приводящих к формированию горноскладчатых (ороген-ных) зон. В составе этапа выделяют раннеорогенную и собственно орогенную стадии.

Третья стадия - раннеорогенная - отличается сокращением областей аккумуляции осадков в геосинклинали за счет разрастания поднятий. Воздымание продолжается, но осадки во впадинах исключительно терригенные (нижняя молассовая формация) - глины, алевролиты, песчаники. Наряду с морской нижней молассой, отлагавшейся в наиболее погруженных участках раннеоро-генных прогибов, на других их участках (эвгеосинклинальных), вследствие нарастания поднятий, утрачивающих связь с открытым морем, происходит образование лагунных нижних моласс. В за­висимости от климатических условий лагунные молассы бывают двух разновидностей: в гумид-ных зонах угленосные (как паралические, так и лимнические), в аридных - соленосные. Морской нижней молассе нередко подчинены крупные залежи нефти и газа (Предкавказье). Происходят ин­тенсивные пликативные дислокации. Эффузивный вулканизм ослабевает и выражен локальными наземными излияниями щелочного состава; продолжается образование гранитоидных интрузий. Поднятие с внутренних частей разрастается к периферии. Возникают межгорные прогибы, море мелеет и также оттесняется к краям.

Четвертая стадия — собственно орогенная— скорость восходящихдвижений превышает скорость денудации, формируется настоящий горный рельеф. В межгорных прогибах образуется верхняя молассовая формация, существенно континентальная (в отличие от нижней молассовой формации), с преобладанием мощных толщ конгломератов, которые могут чередоваться с песча­никами, песчанистыми глинами. Эти песчаники являются прекрасными коллекторами нефти и газа. Воздымание горного сооружения сопровождается раскалыванием его сводовой части и ин­тенсивным проявлением конечного вулканизма порфировой формации, отличающейся значитель­ным разнообразием состава - от базальтов и андезибазальтов через андезиты, дациты до риолитов и трахитов. В эвгеосинклиналях наблюдается оживление интрузивной деятельности (формация кислых и щелочных гранитоидов). Происходит общее сводовое поднятие всей области, горообра­зование. По краям поднятий формируются предгорные прогибы, в которые может проникать мел­кое море. На поднятых участках образуются высокогорные сводообразные плато (Тибет, восточ­ный Памир). Геосинклиналь переходит в складчатую зону. Слои осадочных пород интенсивно дислоцированы, магматическая деятельность проявляется во всех формах. Рельеф контрастен (Ги-

малаи, Анды, Альпы, Кавказ и т.п.). Мощность слагающих пород достигает нескольких километ­ров (в Альпах мезозойские отложения имеют мощность около 8 км, на Кавказе юрские отложения достигают 10 км); преобладают морские фации.

Итак, в результате последовательной смены различных стадий на месте геосинклинали воз­никают горноскладчатые сооружения, выраженные в рельефе горными хребтами, разделенными межгорными впадинами. Такова идеальная схема развития геосинклинали - в соответствие с ней происходило развитие Центрального Казахстана, Урала, Кавказа, Альп, Копет-Дага, Памира и т.д.

Конечным итогом геосинклинального этапа является формирование континентальной коры с базальтовым, гранитным и осадочным слоями.

СКЛАДЧАТЫЕ ОБЛАСТИ (ОРОГЕНЫ)

В первоначальном понимании ороген - это геосинклиналь на завершающем этапе своего раз­вития. В последние годы понимание этого термина расширилось. К орогенам стали относить лю­бые горные области как на континентах, так и на дне океанов. Это требует выделения орогенов в самостоятельный класс структур литосферы (рис. 32).

 

 

Рис. 32. Структурные элементы орогенной области

А - горное поднятие (мегантиклинорий); Б - межгорная впадина; В - краевой прогиб, 1 ~ молассы; 2 - вулка­нические покровы; 3 - складчатый геосинклинальный комплекс; 4-5 ~ срединный массив (4 - чехол, 5 - фун-

дамент); 6-7 ' - платформа (6 - чехол, 7 - фундамент); 8 - разломы (заимствовано у Г.И.Немкова и др., 1986)

 

Геологическая природа орогенов различна, но общими являются относительно высокая тек­тоническая подвижность и расчлененный высокогорный рельеф.

Отрицательными формами орогенных областей являются межгорные и предгорные впадины, представленные двумя разновидностями: крупными изометричными, часто овальными впадинами - наложенными мульдами - и узкими унаследованными синклинориями, заполненными молассой. Впадины орогенных областей, расположенные перед фронтом горно-складчатых сооруженй вдоль границы со смежной платформой, называют предгорными прогибами. В роли положительных структур орогенных областей выступают горные поднятия, разделяющие молассовые межгорные впадины. Внутренняя структура горных поднятий соответствует понятию мегантиклинория, или горст-мегантиклинория. Мегантиклинорий состоит из нескольких антиклинориев, которые име­ют в целом антиклинальное строение и осложнены складками многих порядков. В ядре залегают более древние породы, чем на крыльях. В пределах мегантиклинориев нередко выделяются мно­гочисленные мелкие грабены, отдельные горсты, а также пологие вулканоплутонические проса-дочные прогибы. Покровы лав образуют своеобразные вулканические "щиты ", сплошным панци­рем перекрывающие горные поднятия. В отличие от антиклинориев в синклинориях выражена в целом синклинальная структура и в ядре залегают более молодые породы, чем на крыльях. Сово-куцнасть синклинориев называется мегасинклинорием.

В орогенных областях важная роль принадлежит глубинным разломам - крупным разрывным нарушениям, нередко достигающим верхней мантии.

Особый тип структур составляют зоны офиолитового меланжа, рассматриваемые в качестве "рубцов", возникших на месте замкнувшихся крупных прогибов с океанической корой, а также вдоль границ интрагеосинклиналей и интрагеоантиклиналей. Формируются в срединно-океани-ческих хребтах, незрелых островных дугах, задуговых бассейнах. Реликты древней океанической коры в офиолитовых зонах выведены на поверхность в виде "пестрой смеси" пород мантии, ба­зальтового слоя и глубоководных океанических осадков. Офиолитовая ассоциация включает ульт­раосновные, основные магматические, а также в меньшем количестве осадочные породы. Разрез офиолитов снизу вверх представляется следующим (Борукаев, 1999): 1) гарцбургиты, лерцолиты, дуниты, выше пироксеновые габбро и амфиболиты; 2) пироксениты, полосчатые габбро; 3) диаба­зовые параллельные дайки, выше толеитовые базальтовые пиллоу-лавы; 4) кремнистые (в мень­шем количестве карбонатные) осадки.

Многие палеозойские и более древние складчатые области втечение мезозоя испытали глу­бокую денудацию и были пенепленизированы. Однако на неотектоническом этапе, начавшемся в неогене, они вновь претерпели тектоническую активизацию, проявившуюся в сводово-глыбовых поднятиях и создании современного горного рельефа. Такая вторичная тектоническая активизация называется дейтероорогенезом (вторичным орогенезом). Примерами являются Тянь-Шань, Ал-тае-Саянская складчатая область и др.

К океаническим орогенам относятся срединно-океанические хребты (см. ниже).

ПЛАТФОРМЫ

Горноскладчатые области испытывают воздействие эрозии и денудации, что приводит к ниве­лировке рельефа и формированию полого-всхолмленной равнины - пенеплена. Возникшая конти­нентальная кора приобретает жесткость в результате глубокого метаморфизма и гранитизации. Проявляются вертикальные движения, которые фиксируются плавными пликативными дислока­циями осадочных пород. С этого момента литосфера вступает вновый этап своего развития -платформенный. Платформа(по В.Е.Хаину) - это относительно устойчивый, консолидирован­ный складчатостью, метаморфизмом иинтрузиями крупный участок литосферы изометрических очертаний.

Для платформ характерны изометричность границ, как правило, небольшая амплитуда вертикаль­ных движений, относительно выровненный рельеф, сравнительно небольшая мощность осадков (2-3 км), мелководные (неритовые) фации, редкое проявление магматизма - траппового и щелочного, отсутствие или слабое проявление метаморфизма (например, глины преобразуются в аргиллиты), на большом протяжении горизонтальное или слабо наклонное залегание осадочных пород. Выделяют 2 типа платформ: 1) Континентальные платформы или кратоны. Кора этих платформ соответствует стандарту континентальной коры и характеризуется слабым изменением мощности от 35 до 55 км, всреднем 40 км. 2) Океанические платформы или талассократоны (см. ниже).

Платформы имеют двухъярусное строение. Нижний структурный ярус (этаж) образованв геосинклинальную и орогенную предысторию и получил названиефундамента. Фундамент пред­ставлен как интрузивными породами - гранитами и др., - так и сложноскладчатыми,метаморфи-зованными породами - гнейсами, амфиболитами, кристаллическимисланцами ит.д. На древних платформах складчатый фундамент соответствует гранито-гнейсовомуслою земной коры и назы­вается кристаллическим. Молодые платформы имеют складчатыйфундамент.

Фундамент несогласно перекрывается горизонтально или полого залегающими осадоч­ными толщами, образующими платформенный (осадочный) чехол. Формирование его проис­ходило на платформенном этапе развития. Чехол - обычно осадочные породы, реже с просло­ями эффузивных образований. Породы практически не метаморфизованы и относительно ела-

бо дислоцированы. Платформенный чехол отделен от фундамента угловым и стратиграфичес­ким несогласиями (рис. 33).

В строении платформ принимают участие разнообразные соподчиненные структурные эле­менты, отличающиеся фор­мой, размерами, режимом тек­тонических движений. Оха­рактеризуем основные/

Рис. 33. Схема строения платформы: 1 - складчатый фундамент; 2 - платфор­менный чехол; 3 - разломы (заимствовано у Е.В.Владимирской и др., 1985)

Щиты - приподнятые блоки земной коры, в пределах которых на дневную поверх­ность выходят породы крис­таллического фундамента, оса­дочный чехол отсутствует. На платформенном этапе щиты испытали преобладающие восходящие вертикальные движения. Они никогда не перекрывались значительным платформенным чехлом!

Особое местое среди крупных отрицательных структур занимают авлакогены (греч. avlac -борозда, genesis - происходить). На древних платформах это крупные грабенообразные прогибы в фундаменте, заполненные отложениями, напоминающими молассы орогенных областей. Отложе­ния, выполняющие авлакогены, иногда дислоцированы, особенно вблизи бортов у разломов. Не­редко среди пород, заполняющих авлакогены, выделяются магматические комплексы основного состава и небольшие кислые интрузии.

Плиты - области платформ, характеризующиеся широким развитием осадочного чехла, что свидетельствует о длительном и устойчивом их погружении.

В пределах плит выделяются крупные участки с относительно опущенными и приподнятыми участками поверхности фундамента и соответственно с различной мощностью платформенного чехла. Это очень пологие отрицательные и положительные структурные формы. Обычно в преде­лах отрицательных форм - синеклиз - глубина залегания фундамента более 1,5-2 км и разрез чех­ла характеризуется большой полнотой. В некоторых синеклизах мощность чехла достигает 5-10 км и даже 20-25 км. В положительных структурах - антеклизах - глубина залегания фундамента меньше, на небольших участках он может быть вскрыт эрозией; разрез чехла неполный, мощнос­ти систем, отделов сокращены. Наклон слоев на крыльях синеклиз и антеклиз измеряется первы-. ми градусами, иногда минутами.

Прогибы (впадины) и своды (выступы) - платформенные структуры второго порядка, ослож­няющие антеклизы и синеклизы; могут быть самостоятельными.

Валы - значительные по размерам вытянутые платформенные структуры, объединяющие не­сколько структур более мелкого порядка. В зависимости от размеров и особенностей строения различают крупные валы (мегавалы), сложные валы и просто валы - вытянутые поднятия, охваты­вающие несколько брахиантиклиналей.

Моноклинали - крупные структуры, состоящие из слоев, наклоненных в одну сторону. Соляные купола широко распространены на некоторых участках платформ. В зонах развития солянокупольных структур характер деформаций платформенного чехла резко отличается выше и ниже соленосной толщи, с которой связаны соляные купола.

На платформах в чехле развиты флексуры, отражающие блоковое строение фундамента плат­форм.

Классификация континентальных платформ производится обычно по времени образования их фундамента. Различают древние (эпикарельские) платформы, сложившиеся в первой половине протерозоя и молодые платформы, возникшие позже (эпибайкальские, эпигерцинские и др.);

Ш - ■-: - --■- : ■..: ■■■:, .-.. -■■ ■■■.■"-■. .■ -■-■■■ : - -;--■ --

Тектонические структуры раннего докембрия, наблюдаемые в фундаменте древних плат­форм, должны рассматриваться особо. Среди положительных (антиклинорных) тектонических структур в фундаменте древних платформ широко распространены гранито-гнейсовые купола и овалы. Купола разделены синклинальными структурами - зеленокаменными поясами. Подобные структуры могли сформироваться в условиях высокой пластичности и сильного прогрева земной коры, что было обычным в раннем докембрии. Для структур раннего докембрия (архей - ранний протерозой) используются приставки "прото" и "палео" (протоплатформы, протогеосинклинали, палеоавлакогены).