Глава I. Введение в региональную геологию России

Задачи и предмет Региональной геологии

Предметом курса “региональная геология России” является изучение всех аспектов геологического строения разнообразных тектонических элементов, составляющих современную структуру территории России. Что понимается под изучением “всех аспектов геологического строения” конкретного региона? Прежде всего, это изучение геологических комплексов: осадочных, метаморфических, магматических, слагающих данный регион, и отражающих определенные, сменяющие друг друга во времени основные этапы его развития. Во-вторых – расшифровка структуры региона, а именно: условий залегания комплексов, их взаимоотношений, последовательности формирования, как временной, так и пространственной, палеогеодинамической обстановки в которой они были сформированы. И наконец, рассмотрев эти вопросы, необходимо восстановить основные этапы геологической истории региона, дать ее периодизацию. При этом важно не только выявление индивидуальных черт строения того или иного региона, но и общих закономерностей, присущих одновозрастным структурным единицам, удаленным друг от друга на значительные расстояния. Последнее означает, что в нашем курсе мы не будем строго ограничиваться рамками одной территории, а будем стремиться найти геолого-структурное сходство со смежными регионами, что, в общем-то, и понимается под термином районирование.

Какие задачи необходимо решить, чтобы описать все аспекты геологического строения региона? Для этого необходимо:

• установить и обосновать границы рассматриваемого объекта, его взаимоотношения с окружающими структурами;

• провести тектоническое районирование, т.е. выявить основные типоморфные тектонические элементы, составляющие структуру региона;

• описать строение, состав, характерные особенности геологических комплексов, слагающих каждый элемент структуры;

• обосновать геодинамическую обстановку, в которой формировались указанные геологические комплексы;

• уяснить временную последовательность смены одной геодинамической обстановки на другую;

• реконструировать историю геологического развития региона, этапы формирования его структуры.

Несомненно, решение такого спектра задач невозможно без знания теоретических основ тектоники, стратиграфии, минералогии, петрографии и других наук геологического плана. По сути, региональная геология – дисциплина, которая является связующим звеном между основными направлениями геологической науки, поскольку только совокупность геолого-геофизических знаний, может дать достоверное представление о геологическом строении любого региона – от конкретного месторождения до земной коры, в целом.

Некоторые теоретические основы

Перед тем как приступить к систематическому изучению территории России, необходимо рассмотреть наиболее важные для восприятия курса положения. Одной из наиболее важных задач при изучении того или иного региона является районирование. В настоящее время наиболее распространены два основных подхода к районированию: геодинамическое и тектоническое.

Геодинамическое районирование. Теоретической основой этого направления является тектоника литосферных плит, а в основу положен принцип выделения комплексов-индикаторов геодинамических обстановок. Соответственно, геодинамическая карта любого масштаба несет информацию об условиях формирования конкретных структурных элементов, составляющих участок земной коры, отображенный на ней. Индикаторными формациями называют определенные совокупности осадочных, магматических и метаморфических пород, которые образуются в строго определенной геодинамической и геотектонической обстановке и являются, соответственно, индикаторами этих обстановок в прошлом. Таким образом, использование индикаторных формаций при районировании базируется на принципе актуализма, который предполагает сходство геологических процессов, протекающих в настоящее время с геологическими процессами прошлых эпох. Многообразие современных геодинамических обстановок может быть сведено к четырем основным группам: океанические, активные окраины континентов, пассивные окраины континентов, внутриконтинентальные, для каждой из них характерен свой набор пород (табл. 1).

Таблица. 1 Основные комплексы индикаторы геодинамических обстановок

Типы обстановок	комплексы индикаторы
Океанические
срединно-океанические хребты (СОХ)	офиолитовая ассоциация: толеитовые базальты, комплекс параллельных даек, расслоенные габбро и ультрабазиты (II и III слой океанской коры)
абиссальное плато	глубоководные глинисто-кремнистые осадки (I слой океанской коры)
вулканические внутриплитные поднятия	вулканиты толеитового и щелочно-базальтового составов в ассоциации с вулканомиктовыми породами (за счет разрушения) и туфами рифовые известняки (атоллы в тропических широтах)
Активные окраины континентов в целом характерно присутствие субдукционного комплекса, состоящего из слоистых толщ, смятых в изоклинальные складки, рассланцованных и расчешуенных метаморфических тектонитов (глаукофановые сланцы) и большое количество мультимодальных вулканитов с преобладанием андезитов.
глубоководные желоба и аккреционный клин	хаотические обломочные комплексы (олистостромы, турбидиты)
островные дуги энсиматические энсиалические	разнотинпые серии вулканитов, в том числе: бонинитовая, толеитовая островодужная (андезибазальты часто в ассоциации с офиолитами) известково-щелочная андезибазальтовая, известково-щелочная базальт-андезит-дацит-риолитовая серия, в ассоциации с большим количеством пирокластического материала (туфы), турбидитами
окраинно-континентальные пояса	гранитоиды андезитового и известково-щелочного ряда, образующие батолитовые пояса параллельные зонам субдукции, вулканиты дацит риолитовой серии, из осадков наиболее характерны красноцветные континентальные молассы
окраинное море спрединговое неспрединговое	характерна большая мощность осадков, часто с пирокластикой задуговые офиолиты флишеподобная, молассоидная и олистостромовая ассоциации
Пассивные окраины континентов характерно отсутствие вулканических серий
Шельф	Грубообломочная молассоидная формация, органогенные известняки
континентальный склон	флишевая и олистостромовая (подводно-оползневая) формация
континентальное подножие	конусы выноса, глинисто-кремнистые отложения, флиш
Внутриконтинентальные
внутриконтиненталь-ные рифты	грабеновая фация – континентальная грубообломочная толща осадков бимодальная серия вулканитов (преобладают базальты повышенной щелочности и субщелочные риолиты)
внутриконтиненталь-ные магматические зоны	платобазальтовая формация (траппы – комплекс основных пород базальтового состава, эффузивных и гипабиссальных пород – продуктов внутриплитного магматизма)
коллизионные зоны (внутриконтиненталь-ные складчатые пояса)	представлены продуктами всех типов геодинамических обстановок (в большой степени активных континентальных окраин, реликтами пассивных окраин континентов, реже океанических обстановок) сшитыми гранитами

Одной из разновидностей геодинамического районирования является террейновый анализ. В основу террейнового анализа положена концепция, представляющая любой регион в виде мозаики разнородных структурных элементов – обломков континентов, островных дуг, образования ложа океанов и их окраинных морей, внутриокеанских поднятий и т.п. Ключевыми понятиями террейнового анализа являются кратон, тектоно-стратиграфический террейн (для краткости просто террейн) коллизия (аккреция), амальгамация, перекрывающие и “сшивающие” образования. Дадим краткое определение этим понятиям.

Кратон – сформированный в докембрии крупный жесткий участок земной коры (докембрийский кристаллический фундамент древних платформ). Временем кратонизации (консолидации) участка земной коры называют момент времени, после которого этот участок не менял своего внутреннего строения.

Террейн – ограниченный разломами блок регионального масштаба, характеризующийся однородностью и целостностью стратиграфии, тектонического стиля и геологической истории, отличный от смежных террейнов. В зависимости от геодинамической природы и тектонического наполнения террейны подразделяются на ряд типов. Краткая характеристика основных из них приводится ниже.

Кратонный террейн – фрагмент (обломок) кратона, образованный раннедокембрийскими кристаллическими породами.

Миогеоклинальный террейн (террейн континентальной окраины) – фрагмент пассивной континентальной окраины (континентального склона и его подножия), образованный мелководными шельфовыми осадочными комплексами, дистальными турбидитами склона или относительно глубоководными осадками подножия континента.

Островодужный террейн – фрагмент островной вулканической дуги, образованный вулканогенными, вулканогенно-осадочными и интрузивными породами островодужного генезиса; могут присутствовать надсубдукционные офиолитовые комплексы.

Океанический террейн – фрагмент океанической коры, обдуцированный на континентальную кору; образован офиолитами, может включать также фрагменты подводных вулканических островов, гайотов и т.п.

Аккреционный террейн – фрагмент аккреционного клина окраинно-континентальной (андского типа) или островной (тихоокеанского типа) магматической дуги сложенный хаотическим комплексом пород.

Турбидитовый террейн – террейн, сложенный мощными толщами турбидитов (флиша), которые могут иметь различное, окончательно не выясненное происхождение; эти толщи могут представлять собой накопления континентального склона и его подножия, преддугового и тылового прогибов вулканической островной дуги или выполнение трогов перед фронтом продвигающихся тектонических покровов.

Составной террейн (супертеррейн) – формируется в результате амальгамации (тектонического объединения) двух или более террейнов в единую более крупную тектоническую единицу.

Коллизия – столкновение двух континентов или континента с островной дугой (аккреция) вдоль границы схождения плит, сопровождающееся деформацией литосферы, ее утолщением, расслоением и “скучиванием”, образованием палингенных гранитных магм, накоплением моласс и формированием горно-складчатого сооружения.

Перекрывающие и сшивающие образования – формируются после амальгамации или аккрецинно-коллизионных событий связанных со столкновением террейнов и позволяют определить максимальный предел возраста этих процессов. Как правило, перекрывающие образования представлены осадочным или вулканогенно-осадочным комплексом пород, которые стратиграфически перекрывают два или более смежных террейна или террейн и окраину кратона. К таким образованиям можно отнести чехлы древних и молодых платформ, молассы краевых и межгорных прогибов и т.п. Сшивающие образования, как правило, представлены поясами плутонических пород, которые пронизывают и “залечивают” шов столкновения террейнов.

При анализе орогенных поясов с позиции тектоники плит широкое распространение получил термин шовная зона или сутура, который определяется как тектоническое выражение зоны коллизии. Шовные зоны обычно содержат офиолиты и/или метаморфические породы высоких давлений (например, глаукофановые сланцы). Поскольку многие террейны в прошлом были разделены обширными пространствами с океанической корой, фрагменты офиолитовой ассоциации и метаморфические породы высоких давлений тяготеют к их границам. Вместе с тем, наличие указанных комплексов пород не является необходимым условием при определении границ террейнов. Границами террейнов являются крупные надвиги, сдвиги и реже сбросы, а также зоны тектонического меланжа, в составе которого могут присутствовать фрагменты офиолитовой ассоциации.

Тектоническое районирование. Тектоническое районирование по возрасту главных деформаций основано на выделении крупных естественных геологических регионов по возрасту “завершающей” фазы складчатости, после которой регион не испытывал существенной тектонической переработки. Как правило “завершающая” фаза складчатости соответствует аккреционно-коллизионному событию, после которого регион был консолидирован. Достоинством метода является его историчность, поскольку мы имеем возможность непосредственно на карте проследить хронологическую последовательность основных этапов роста континентальной коры региона. На территории России можно выявить большинство основных эпох тектогенеза. Под последним понимается геологический интервал времени, насыщенный геологическими событиями, приведшими, в итоге, к консолидации того или иного участка земной коры. Интервалы основных эпох тектогенеза показаны на рисунке (рис.).

Главными структурными элементами континентов являются древние платформы и складчатые пояса. Древние платформы представляет собой наиболее устойчивые (жесткие, консолидированные) участки континентальной коры и характеризуются двухъярусным строением: архейско-палеопротерозойский кристаллический фундамент и неопротерозойско-фанерозойский чехол (плитный комплекс). Складчатые пояса представляют собой сложно построенные и длительно развивающиеся зоны высокой тектонической и магматической активности, возникшие в результате развития и закрытия позднедокембрийских и фанерозойских океанических бассейнов. Еще одним распространенным структурным элементом континентов являются молодые платформы (плиты). Они, как и древние платформы, обладают характерным двухъярусным строением, но в основании находятся позднедокембрийско-фанерозойские складчатые системы, которые перекрыты слабодеформированным чехлом более молодых осадков. Таким образом, молодые платформы – это участки континентов, представляющие собой фанерозойские внутриконтинентальные или эпиконтинентальные седиментационные бассейны, возникшие после крупных этапов тектогенеза на гетерогенном позднедокембрийско-фанерозойском складчатом фундаменте.

Районирование территории России

Территория России занимает в основном континентальные пространства Северной Евразии. С ней соприкасаются два океана – Северный Ледовитый и Тихий. Эти океаны и их окраины резко различны.

Большая часть территории России примыкает к Евразийскому бассейну, самому молодому среди бассейнов Северного Ледовитого океана. Его океанское ложе начало формироваться около 60 млн. лет назад. Он обрамлен широким шельфом Баренцева, Карского морей и моря Лаптевых. В центре прослеживается активный спрединговый хребет – хр. Гаккеля, протягивающийся сюда из Северной Атлантики. Рифтовая зона из Евразийского бассейна через дельту р. Лены выходит на континент и прослеживается в Момском рифте хр. Черского. Восточные моря Российской Арктики – Восточно-Сибирское и Чукотское, относятся к шельфовым окраинам другого бассейна – Амеразийского (Канадского). Он был раскрыт в поздней юре – раннем мелу и в настоящее время здесь нет активных осей спрединга. Евразийский и Амеразийский бассейны разделены поднятием Ломоносова, узким континентальным осколком, оторвавшимся от Евразии при раскрытии Евразийского бассейна. Шельфовое обрамление бассейнов соответствует условиям пассивной континентальной окраины.

Граница с Тихим океаном относится к типу активных окраин. Здесь протягиваются глубоководные желоба и сопряженные с ними вулканические островные дуги с современным вулканизмом. В территорию России входит крайняя восточная часть Алеутской дуги (Командорские острова) и Курило-Камчатская дуга. В тылу островной дуги расположены окраинные моря: Берингово, Охотское и Японское. Отдельные части этих морей заняты шельфовыми седиментационными бассейнами, представляющими собой опущенные окраины континентов. Особенно обширен такой бассейн в северной части Охотского моря. Важными структурами окраинных морей являются глубоководные впадины с молодой океанской корой (Алеутская, Командорская, Южно-Охотоморская, Япономорская), образовавшиеся в позднем кайнозое в результате задугового спрединга.

Континентальная часть территории России состоит из мозаики разновеликих древних блоков, спаянных позднедокембрийско-фанерозойскими складчатыми поясами в единый континент. Наиболее крупными из них являются Восточно-Европейская и Сибирская древние платформы. Более мелкие блоки кристаллических пород раннего докембрия (кратонные террейны) включены в состав обрамляющих платформы складчатых поясов, к ним можно отнести, например, Карский микроконтинент на севере Сибирской платформы, Охотский и Омолонский массивы в составе складчатых сооружений северо-востока Азии. В числе составных террейнов (супертеррейнов), в структуре которых присутствуют крупные докембрийские блоки, следует назвать Хингано-Буреинский, Ханкайский, Казахстанский и др.

Восточно-Европейская платформа с северо-запада ограничена складчатым поясом Скандинавских каледонид. Этот пояс возник на месте палео-Атлантического (Япетус) океана. Он маркирует зону столкновения Восточной Европы (Балтики) и Северной Америки (Лаврентии) в раннем палеозое. На севере Восточно-Европейской платформы от Скандинавских каледонид до Урала протягивается Тиманский пояс с позднедокембрийской складчатостью. Эта территория перекрыта чехлом палеозойско-мезозойских осадков (Тимано-Печорская плита), формирующих с осадочным чехлом Восточно-Европейской платформы единый комплекс.

Между Восточно-Европейской и Сибирской платформами выделяется крупный Урало-Монголо-Охотский орогенический пояс. В составе пояса можно наметить три крупных сегмента (их также часто называют складчатыми поясами): Уральский, Центрально-Азиатский и Монголо-Охотский. Уральскую часть пояса образуют складчатые сооружения субмеридионального простирания, сформированные на окраине Восточно-Европейского континента в конце палеозоя на месте Уральского океанического бассейна. Большая часть складчатых структур Центрально-Азиатского пояса находятся за границами Российской Федерации (Казахстан, Монголия). На территории России к аккреционно-коллизионным сооружениям этого пояса следует отнести структуры юго-западного обрамления Сибирской платформы (Алтае-Саянская область, Западное Забайкалье, Витимская горная страна). Их формирование связано с эволюцией Палеоазиатского океана. На этой территории описаны офиолиты с возрастом от 900 до 300 млн. лет. Складчатость была диахронной в разных частях пояса. Можно наметить несколько наиболее крупных тектонических этапов, связанных с аккреционно-коллизионными событиями, результатом которых являлся постепенный прирост континентальной коры Сибири: поздненеопротерозойский на Енисейском кряже, Восточном Саяне, Забайкалье, каледонский – центральная часть Алтае-Саянской области, Забайкалье, герцинский – западная часть Алтае-Саянья.

Самый восточный Монголо-Охотский пояс, включает на территории России узкую полосу складчатых сооружений субширотного простирания заключенных между Сибирской платформой и Хингано-Буреинским массивом. Формирование пояса связано с закрытием Монголо-Охотского океанического залива Палеопацифики в конце палеозоя – начале мезозоя. Закрытие бассейна разделявшего Сибирскую окраину Азии и Хингано-Буреинский составной террейн проходило постепенно с запада на восток и завершилось лишь в конце юры – раннем мелу.

Северное обрамление Сибирской платформы занимает Таймыро-Североземельская складчато-покровная область, сформированная в конце палеозоя в результате столкновения Арктической окраины Сибири с крупным Карским микроконтинентом. В ее составе можно различить три зоны: Южно-Таймырская, тектонически-связанная с окраиной Сибирского палеоконтинента, Центрально-Таймырская, представляющая неопротерозойский аккреционный пояс и Северо-Таймырская, отвечающая структурам Карского микроконтинента.

Северо-восточную часть Евроазиатского континента формирует ряд мезозойских (киммерийских) тектонических элементов, объединяемых в Верхояно-Чукотский орогенический пояс. В пределах названной обширной территории можно выделить Верхоянскую складчато-покровную область, Колымо-Омолонский супертеррейн, Чукотскую складчато-покровную область. Структуры Верхоянской области сложены осадочным комплексом, формирование которого началось в позднем рифее и завершилось лишь в конце юры. Этот комплекс отвечает осадочной призме пассивной окраины Сибирского палеоконтинента. Основной этап деформаций связан с рубежом юра-мел. В результате аккреционно-колизионных событий, мощный осадочный клин восточной окраины Сибири был деформирован и надвинут в сторону платформы с образованием во фронте складчатого сооружения Предверхоянского краевого прогиба. Аккреционные комплексы Колымо-Омолонского супертеррейна представлены мозаикой различных по генезису и времени формирования тектонических блоков, спаянных воедино в конце юры, перед столкновением с верхоянской окраиной Сибири. Границей между складчатыми структурами Верхоянского и Колымо-Омолонского тектонических элементов необходимо рассматривать Полоусненско-Колымскую сутуру, которая маркируется протяженным Колымским поясом гранитных батолитов позднеюрско-мелового возраста. Территория Чукотки занята палеозойско-мезозойскими осадочными толщами, характеризующими режим пассивной континентальной окраины Арктического субконтинента (фрагмента гипотетической Арктиды). В классическом представлении Арктида состояла из нескольких блоков сиалической коры, реликты которой расположены сейчас в Арктическом секторе Земли: Карский блок, Новосибирский блок (Новосибирские острова и прилегающие к ним шельфы), блок Северной Аляски (к северу от хр. Брукса) и Чукотки, а также небольшие фрагменты Иннуитского складчатого пояса на севере Гренландии (Земля Пири, северная часть островов Элсмир и Аксель-Хейберг) и блок подводного хребта Ломоносова. Обоснованность существования такого континента пока невелика. Тем не менее, наличие в основании территории Чукотской складчатой области крупного древнего сиалического массива не вызывает сомнений. Здесь также как и для территории Верхоянья наиболее примечательными являются триасовые обломочные толщи флишевого строения. Однако структурный стиль Чукотского региона существенно отличается от Верхоянского и, в общем, может быть охарактеризован как блоковый. Западным ограничением Чукотской складчатой области является Южно-Анюйская аккреционная зона, чешуйчато-надвигового строения. Для этой зоны наиболее характерно развитие позднеюрских - раннемеловых океанических образований, которые тесно ассоциируют с островодужными комплексами близкого возраста. Южным ограничением мезозойских складчатых структур Верхояно-Чукотского региона является Охотско-Чукотский вулканический пояс. Он обладает очевидным сходством с современным вулканическим поясом Анд и, соответственно, маркирует прежнюю активную континентальную окраину. Формирование вулканического пояса проходило в середине мела. Наиболее характерными являются андезит-риолитовые комплексы. Отмечается четкая поперечная петрохимическая зональность: во фронтальной (юго-восточной) части пояса развиты породы нормальной щелочности, а в тылу (вглубь континента) высоко-калиевые разности. Широко обнажены субвулканические интрузии того же состава и более крупные батолитовые тела гранитоидов известково-щелочного ряда, объединяемые под названием Охотский батолитовый пояс. В отличие от Колымского пояса батолитов эти гранитоиды имеют, несомненно, надсубдукционную природу. Геодинамическим аналогом Охотско-Чукотского вулканоплутонического пояса на юго-востоке Азии является Сихотэ-Алиньский пояс.

Крайняя восточная часть территории России, лежащая к востоку от вулканических поясов, представлена, в основном, аккреционными складчатыми зонами, представителем которых является Корякско-Камчатская аккреционная область. Она состоит из разновозрастных, от мела до неогена, субдукционных комплексов, наложенных друг на друга. Самой поздней из этой серии является современная Курило-Камчатская островодужная система. В аккреционную призму субдукционных комплексов включены чужеродные блоки позднепалеозойских и мезозойских пород, прибывших сюда за счет перемещения плит Тихого океана. Эти образования были сгружены перед краем Евроазиатского континента и нарастили его. Аккреция и, связанная с ней, складчатость протекали в несколько фаз в течение мела и кайнозоя, каждый раз сопровождаясь перескоком зоны субдукции на восток.

Значительная часть территории России занята мезозойско-кайнозойскими осадочными бассейнами, наложенными на палеозойское складчатое основание. К таким структурам относятся плитные комплексы территории Западно-Сибирской, Туранской и Скифской впадин. Формированию Западно-Сибирского плитного комплекса предшествовал пермо-триасовый эпизод рифтогенеза, приведший к утонению континентальной коры и заложению крупного седиментационного бассейна. Настоящая структура этой территории представлена мощным (до 12 км) чехлом обломочных пород, которые характеризуется перемежаемостью мелководно-морских и континентальных фаций. Отмечаются следы многочисленных трансгрессий и регрессий, связанные с эвстатическими колебаниями уровня океана.

Формирование мезозойско-кайнозойского плитного комплекса южного обрамления Восточно-Европейской платформы (Туранская и Скифская плиты), в отличие от Западно-Сибирской плиты, протекало в условиях окраинного моря и связано с развитием палеоокеана Тетис, на месте которого сейчас образованы складчатые сооружения Средиземноморского (Альпийско-Гималайского) подвижного пояса. На протяжении юры, мела, палеогена и неогена Туранская и Скифская плиты представляли собой шельфовую часть северной окраины этого океана. Осадочный клин представляет собой единый комплекс, сложенный континентальными обломочными формациями, которые в южном направлении фациально замещаются морскими терригенно-карбонатными и песчано-глинистыми отложениями. Формирование структуры Средиземноморского складчатого пояса обусловлено взаимодействием Восточно-Европейской плиты и массивов Средней Азии с Африкано-Аравийской и Индийской плитами. В истории пояса выделяются два этапа: палеозойский, связанный с закрытием океана палео-Тетис и мезозойско-кайнозойский, обусловленный развитием и закрытием океана нео-Тетис. Пояс имеет мозаичную структуру и относится областям альпийского тектогенеза. В составе пояса выделяют ряд складчатых областей: Карпатская, Крымская, Кавказская, Копетдагская, Памирская, Гималайская и др., каждая из которых обладает индивидуальными чертами строения. В территорию России входит лишь горно-складчатое сооружение Северного Кавказа, а большая часть пояса находится за ее пределами.