Глава VII. Основные этапы роста континентальной коры и формирования структуры Северной Евразии

В заключение остановимся на некоторых общих чертах и закономерностях развития территории Северной Евразии. В истории геологического развития этого региона можно выделить несколько крупных тектонических этапов, отвечающих постепенному росту континентальной коры.

Архейско-раннепротерозойский этап связан с формированием первых крупных континентальных массивов. К числу древнейших образований, обнажающихся в пределах щитов Восточно-Европейской и Сибирской платформ можно отнести комплекс “серых гнейсов” – пород среднего и кислого, преимущественно диоритового, габбро-диоритового, гранодиоритового, тоналитового, плагиогранитного составов, которые метаморфизованных в условиях амфиболитовой фации. Исходными породами этого комплекса являлись интрузивные и эффузивные образования. Широкое развитие таких комплексов свидетельствует о большой активности магматических процессов на ранних этапах формирования континентальной коры. Вторым наиболее распространенным типом раннеархейских пород являются первично осадочно-вулканогенные комплексы, которые в условиях гранулитового метаморфизма превращены в гнейсы и кристаллические сланцы. Ведущими комплексами позднего архея являются зеленокаменные. Нижние части разрезов зеленокаменных поясов сложены толеитовыми базальтами и ультрабазитами, что в известной степени сближает их с офиолитами. Средние и верхние части разрезов зеленокаменных поясов часто представлены вулканитами известково-щелочной серии с образованием сложных складчато-надвиговых структур, что может свидетельствовать о ведущей роли субдукционных и аккреционных процессов. Тем не менее, многие зеленокаменые комплексы начинали развиваться с рифтогенеза на коре континентального типа, о чем свидетельствуют базальные конгломераты, кварцевые и аркозовые песчаники, а также бимодальные вулканические породы. В архее предполагается несколько эпох, связанных с формированием массивов континентальной коры (эпох складчатости). Одну из первых – белозерскую выделяют уже в самом начале архея. Наиболее ярко проявлена беломорская (позднеархейская) эпоха. С ней связаны интенсивные деформации, региональный метаморфизм и гранитообразование. В результате в конце архея возникли жесткие участки земной коры, положившие начало формированию ядер будущих континентов. Их образование связано с аккреционными событиями, столкновением островных дуг с океанической корой в основании и раннеархейских гранитогнейсовых блоков, что привело к формированию зеленокаменных поясов, столь характерных для позднего архея. Сегодня архейские блоки составляют не менее половины всего объема кратонов. Учитывая мощность коры кратонов, а также то, что значительный объем фанерозойских складчатых поясов также включает раннедокембрийские кратонные террейны, можно заключить, что бóльшая часть вещества континентальной коры образовалась в течение первых 2.0-1.5 млрд. лет геологической истории, а затем лишь перераспределено по поверхности Земли.

Принципиальной смены тектонического режима в палеопротерозое по сравнению с археем вероятно не произошло. Архейские кристаллические ядра подвергались дроблению с образованием нового поколения протоокеанов. Продукты базальтового магматизма приурочены к узким троговым зонам. Кроме того для этого интервала времени уже характерны достаточно обширные осадочные бассейны эпиконтинентального типа (например, удоканский на окраине Алдано-Станового блока Сибири). В морских бассейнах формировались преимущественно породы хемогенного происхождения – джеспелиты, характерны также кремнисто-карбонатные комплексы. Активные субдукционные процессы и закрытие ряда океанических структур привело к амальгамации архейских массивов и формированию новых относительно более крупных континентальных блоков (например, Кольско-Карельский блок Балтики). С ростом континентов сократились очаги вулканизма, которые к концу палеопротерозоя уже концентрировались в краевых частях континентальных массивов (Готский, Акитканский вулканоплутонические пояса). Палеопротерозойская – карельская эпоха тектогенеза оказалась растянута во времени более чем на 400 млн. лет и на рубеже ~ 1.6 млрд. лет назад завершилась массовой гранитизацией, высокотемпературным метаморфизмом и формированием крупных консолидированных континентальных блоков – кратонов.

Позднепротерозойский этап. В отличие от архея и палеопротерозоя развитие литосферы на позднепротерозойском этапе происходило дифференцировано. Наряду с подвижными областями в это время уже существовали крупные территории с протоплатформенным режимом. В теле будущих платформ закладываются и начинают развиваться крупные грабен-рифтовые структуры – авлакогены. Формирование большинства крупных авлакогенов предполагается как часть трехлучевой системы рифтов, образующихся над горячей точкой при расколе коры континента. Зарождение осей спрединга и начальных узких океанических бассейнов происходит по простиранию двух ветвей такой рифтовой системы, а третья ветвь, оставшись глубоко в теле континентального массива, постепенно заполняется грубообломочными толщами. Формирование авлакогенов проходило в несколько последовательных стадий как в мезопротерозое, так и начале неопротерозоя, в результате чего образована целая сеть позднепротерозойских грабен-рифтовых структур на территории Сибирского (Уджинский, Маймечинский, Турухано-Норильский и др. авлакогены), и Восточно–Европейского (Средне-Русский, Пачелмский, Кандалакшский, Мезенский и др. авлакогены) кратонов.

Важные тектонические события позднего протерозоя приурочены к рубежу мезопротерозоя и неопротерозоя (1.2-0.9 млрд. лет назад) – гренвильской коллизионной эпохе. Складчатые пояса гренвильского времени отмечаются на окраинах практически всех древних континентальных массивов. Это, а также ряд других геологических доказательств дают основание предполагать, что результатом гренвильского орогенеза стало формирование единого суперконтинента, названного Родинией. Примером складчатых поясов гренвильского времени могут служить территория Свеконорвежского блока в пределах Восточно-Европейской платформы, западная окраина Сибирской платформы (Ангарский пояс). Этап распада Родинии в неопротерозое по разным оценкам отвечает интервалу 860-570 млн. лет назад. Зарождение океанических бассейнов (Палеоуральского, Палеоазиатского) и окончательное оформление Восточно-Европейского и Сибирского континентов в основном отвечает рубежу 750 млн. лет. К этому времени и чуть позднее в венде формируются основные черты окраинно-континентальных седиментационных бассейнов, отмечающих неопротерозойские пассивные окраины с характерным на то время карбонатным осадконакоплением. Также оформляются эпиконтинентальные осадочные бассейны – будущие синеклизы, (например, Московская синеклиза), которые конформны осям авлакогенов. Поздний неопротерозой считается началом формирования типичного плитного комплекса как на Восточно-Европейской, так и Сибирской платформах.

Венд-раннепалеозойский этап на древних платформах соответствует первой крупной стадии формирования плитного комплекса. К этому времени оформились основные эпиконтинентальные осадочные бассейны. Начало накопления истинного чехла платформ сегодня относят к моменту завершения крупных оледенений позднего неопротерозоя (криогения). Тиллитовые комплексы, залегающие в основании венда (эдиакария), многие исследователи рассматривают в качестве маркирующих горизонтов платформенной стадии эволюции древней континентальной коры.

В обрамлении Сибирского и Восточно-Европейского кратонов венд-раннепалеозойский этап связан с перестройкой образованных в неопротерозое океанов и аккреционными событиями. Первая фаза отмечается уже в самом начале венда (эдиакария). В литературе этот этап известен под названием байкальской эпохи складчатости, а тектонотипом являлись структуры Байкальской складчатой области. Однако исследования последних лет показывают, что выделение такого тектонотипа неоднозначно. В тектонической истории этой области отмечаются следы ранних – добайкальских эпох тектогенеза и более поздние, палеозойские орогенические события. С определенностью можно говорить, что лишь Байкало-Муйская аккреционная зона сформирована во время близкое классической байкальской орогении, становление же континентальной коры внутренней Баргузино-Витимской зоны отвечает палеозою. Поэтому термин “байкальская складчатость” теряет свою информативность и сегодня практически не используется. Тем не менее, всплеск тектонической активности в конце докембрия, связанной с ростом континентальной коры, преимущественно, за счет аккреционных процессов, не отвергается. Геологические факты свидетельствует об аккреции островных дуг и разнородных террейнов к континентальной окраине Палеоуральского бассейна. В результате произошел существенный прирост коры по восточной периферии Восточно-Европейского континента, сформировано основание Тимано-Печорской плиты. Выходы на поверхность кристаллических комплексов позднего докембрия известны на Северном и Полярном Урале в пределах Центрально-Уральского и Харбейского поднятиев. Близкие по времени, вендские аккреционные события фиксируются на западной периферии Сибирского кратона с формированием Приенисейского пояса. Его главными представителями являются Исаковский и Предивинский террейны Енисейского кряжа. Крупный аккреционный пояс сформирован на севере Сибирского кратона. Структуры Центрально-Таймырской зоны целиком образованы за счет аккреционных процессов в конце неопротерозоя. Таким образом, поздненеопротерозойский аккреционный этап роста континентальной коры, в основном, не связан с закрытием океанических бассейнов. Произошла перестройка их структуры, иногда с образованием новых океанических котловин (например, Уральской), и океаническая стадия возобновилась. Аккреционные системы, нарастив окраины древних континентов, продолжили свое развитие в платформенном режиме и, в большинстве, представляли унаследовано развивающиеся пассивные окраины Сибирского или Восточно-Европейского континентов.

Интенсивное наращивание Сибирского континента аккреционным путем продолжилось в раннем палеозое. Уже в конце венда – раннем кембрии на юго-западной (в современных координатах) периферии Сибирского континента отмечается формирование протяженной зоны субдукции и отвечающей ей островодужной системы. Фрагменты этой системы слагают структуру центральной части Алтае-Саянской складчатой области, образуя такие сложно построенные террейны как Западносаянский, Кузнецкоалатаусский, Горноалтайский, Салаирский и Таннуольско-Хамсаринский. Аналогичные комплексы протягиваются на юго-восток в Забайкалье, формируя структуры Еравнинского террейна и тыловодужные Икатский и Баргузинский террейны. Аккреция островных дуг, приведшая к формированию структурного каркаса Алтае-Забайкальской аккреционной системы, отмечается уже в ордовике, что отвечает раннекаледонской тектонической эпохе.

Положение континентов, океанических бассейнов и островных дуг в раннем палеозое существенно отличается от современного. В это время реконструируется четыре крупных континентальных массива, разделенных океаническими бассейнами: Сибирский, Восточно-Европейский (Балтика), Северо-Американский (Лаврентия) и крупный континент Гондвана, включающий остальные кратоны. Обширные пространства Гондваны простирались от южного полюса до экватора, что подкрепляется распространением климатических индикаторов. Известняки и соли, формирование которых связано с теплыми водами, характерны для приэкваториальных областей континента (Австралия, Индия, Китай, Антарктида), ледниковые отложения распространены в южных приполярных областях (Африка и Южная Америка). Остальные континенты Лавразийской группы занимали приэкваториальные или умеренные широты. В раннепалеозойских разрезах чехла Сибирской платформы преобладают известняки, доломиты, мергели, а также соленосные отложения. При этом континент был развернут на 180° относительно современного положения. Для Восточно-Европейской платформы также характерно преобладание в раннепалеозойских разрезах морских карбонатных пород и мелководных песчано-глинистых отложений. Раннепалеозойский дрейф этих континентов, в целом, описывается постепенным смещением в северном направлении. При этом Балтика испытывала вращение против часовой стрелки, а Сибирь вращалась по часовой стрелке. Разделяющие их океанические пространства Палеоазиатского океана обнаруживают тенденцию к закрытию, что выражается в формировании трансформных сдвиговых зон и периодической аккрецией в пределах активных окраин. К концу раннего палеозоя также начинает сокращаться широтное расстояние между Балтикой и Лаврентией. Разделяющий их океанический бассейн Япетус (Палеоатлантика) перерождается в систему островных дуг и окраинных морей и постепенно закрыватся. Коллизионная стадия, связанная со столкновением континентальных масс Балтики и Лаврентии и формированием Скандинавского складчато-надвигового пояса фиксируется в конце раннего палеозоя, знаменуя окончание каледонского тектонического цикла. К каледонским структурам также необходимо отнести континентальные массы Казахстано-Киргизского составного террейна, созданного путем аккреции островных дуг и разновеликих фрагментов древней континентальной коры (кратонных террейнов).

Позднепалеозойский этап, отвечающий герцинской тектонической эпохе, охватывает девонский, каменноугольный и пермский периоды палеозойской эры. Этот этап насыщен геологическими событиями, наиболее яркими являются закрытие большинства неопротерозойско-палеозойских океанов и, как следствие, формирование суперконтинента, называемого Пангея.

К началу девона океанические пространства между Восточной Европой и Сибирью, с одной стороны, и Гондваной с другой, достигли максимальных размеров. За счет неопротерозойской и каледонской аккреции островных дуг и малых континентальных блоков значительно вырос Сибирский континент; были сформированы континентальные массы Казахстано-Киргизского супертеррейна, а также континент Евроамерика, объединяющий Балтику и Лаврентию. Максимума достигла регрессия морских бассейнов начавшаяся еще в ордовике-силуре. На территории Сибирской и Восточно-Европейской платформ почти повсеместно установился континентальный режим, который уже в среднем девоне сменяется мощной трансгрессией. Погружение платформ в определенной степени обусловлено внутриконтинентальным рифтогенезом. На юге Восточно-Европейской платформы сформирован Днепрово-Донецкий грабен и начал расти Палеотетис. На востоке Сибирской платформы образовалась система Вилюйских грабенов, положившая начало Вилюйской синеклизе и обновившая структуру Верхоянской окраины Сибирского континента. Девонский рифтогенез и связанный с ним внутриплитный магматизм затронул каледонские структуры юго-западной окраины Сибирского континента. Обширные поля щелочных вулканогенных пород выполняют структуры ряда впадин в Алтае-Саянской области: Минусинская, Тувинская, Рыбинская и др.

Процессы, связанные с внутриконтинентальным рифтогенезом и ростом позднепалеозойского Тетиса, компенсировались субдукцией и закрытием более древних океанических бассейнов в Палеоазиатской части, среди них в позднем палеозое обычно различают котловины Обь-Зайсанского, Уральского, Туркестанского, Джунгаро-Балхашского бассейнов. С девона практически все континентальные окраины этих котловин функционируют в режиме активных, что способствует быстрому сближению континентальных масс Сибири, Казахстана и Восточной Европы. Крупная позднепалеозойская субдукционная зона отвечает юго-западной окраине Сибирского континента. Причем в девоне субдукционная обстановка здесь, вероятно, близка андийскому типу, а в карбоне уже распознается система развитых островных дуг и окраинных морей. Продукты девонского магматизма наиболее широко представлены по окраине каледонских структур Алтае-Саянской области, вулканогенные и вулканогенно-осадочные комплексы карбона широко развиты на территории Рудного Алтая и в Обь-Зайсанской складчатой зоне. Островодужные комплексы уральской активной окраины сохранились преимущественно в структуре Тагило-Магнитогорской зоны Уральского орогена.

С конца карбона и в перми повсеместно фиксируется коллизионная стадия. На Урале она сопровождалась формированием краевого прогиба, который заполнятся грубообломочным материалом, поступающим с орогена. Герцинское коллизионное событие отмечается также на севере Сибири, в результате столкновения с крупным Карским континентальным массивом оформилась складчато-надвиговая структура Таймыро-Североземельской области. Предполагается, что коллизия Карского микроконтинента в большей степени связано не с субдукционными процессами, а с функционированием крупномасштабных трансформно-сдвиговых зон, заложившихся еще в раннем палеозое.

Таким образом, к концу палеозойского времени в результате герцинской орогении окончательно сформирована континентальная кора Центральной Азии – пояса, сшивающего структуры Сибирского и Восточно-Европейского кратонов. Полоса герцинских коллизионных комплексов простирается на юге Восточно-Европейской платформы, в основании Туранской и Скифской эпипалеозойских плит. Крупный герцинский орогенный пояс также был сформирован между Евроамерикой и Гондваной. Итогом позднепалеозойских коллизионных событий стало формирование суперконтинента Пангея. Исходя из палеомагнитных и палеогеографических построений, суперконтинент имел субмеридиональное простирание с центром в районе экватора. На востоке развито океаническое пространство Палеотетиса, отделяющее Северо- и Южно-Китайский континенты от остальных континентальных масс, на западе – огромные океанические пространства Палеопацифики (Тихого океана). Таким образом лишь восточная окраина Сибирской платформы не испытала существенных изменений в ходе герцинского этапа тектономагматической активности и продолжала развиваться в режиме пассивной континентальной окраины почти до конца мезозоя.

Мезозойский этап в глобальном плане знаменуется распадом Пангеи, раскрытием большинства современных океанических впадин и закрытием прежних океанов. К этому времени уже сформированы основные черты современной структуры Центральной Азии. Тем не менее, существенным деформациям и серьезной реорганизации подверглись внутренние континентальные области Северной Евразии. Ярким событием раннего мезозоя является грандиозное проявление траппового магматизма в Сибири. Его связывают с функционированием системы одновременных или близких по времени мантийных плюмов, объединяемых в пермотриасовый суперплюм. Сибирская платобазальтовая формация включает траппы Сибирской платформы (Тунгусская синеклиза), Таймыра, Кузнецкого прогиба и погребенные покровы Западно-Сибирской плиты. Время формирования трапповой формации по современным оценкам составляет не более 5 млн. лет. Однако длительность этого события и его интенсивность обусловлена региональными тектоническими факторами. Наиболее интенсивно магматизм протекал на территории Сибирской платформы. Продолжительным, но менее интенсивным он зафиксирован для Западной Сибири, где базальтоидный магматизм сопряжен с формированием крупных грабен-рифтовых структур: Колтогорско-Уренгойской, Худосеевской и других. Утонение континентальной коры в результате внутриконтинентального рифтогенеза стало причиной общего погружения территории Западной Сибири и формирования здесь крупного осадочного бассейна. Эта тенденция сохраняется в течение всего мезозоя. На юго-западе Сибирской платформы в пределах Алтае-Саянской области в мезозое, напротив, доминировала обстановка регионального сжатия, на фоне внутриплитных сдвиговых перемещений левосторонней кинематики. Противоречивая, на первый взгляд, тектоническая картина имеет вполне удовлетворительное объяснение. Хотя основные тектонические блоки Северной Евразии в раннем мезозое уже представляли собой единую континентальную плиту, ее структура не являлась абсолютно жесткой. Континент имел субмеридиональную ориентировку, и его Сибирская часть находилась в высоких широтах северного полушария. Движение плиты в этом интервале описывается постепенным разворотом по часовой стрелке с полюсом вращения вблизи центра Сибирского кратона. Такая кинематика хорошо согласуется с субдукционными процессами в пределах Палеотетиса и Палеопацифики с одной стороны и раскрытием Атлантики, с другой. Полученные палеомагнитные данные и довольно большой набор геологических фактов свидетельствуют, что на фоне общего поворота плиты по часовой стрелке, кора Центральной Азии деформировалась в результате сдвиговых перемещений составляющих ее композитную структуру жестких блоков: Сибирский, Европейский и Казахстанский тектонические элементы. Структуры, находящиеся вдали от центра вращения, при повороте как бы запаздывают, что приводит к реактивации палеозойских швов и внутриплитному смещению Европейской части плиты относительно Сибирской. Сдвиговые перемещения Сибирского блока Евразийской плиты с поворотом по часовой стрелке, в силу конфигурации основных тектонических границ, обусловили устойчивый режим сжатия в пределах юго-западного обрамление Сибирского кратона и, напротив, режим растяжения в пределах севера Западно-Сибирской тектонической провинции.

Своеобразный тектонический режим в рамках представленной модели характеризует южную окраину Сибирской части Евразийской плиты. В первую очередь из построенной модели с необходимостью вытекает существование режима растяжения в пределах Забайкальского региона. Здесь широко развиты линейные системы рифтовых впадин вытянутых в северо-восточном направлении, приуроченность которых к зонам разломов, должно быть связана со сдвиговым механизмом их формирования. В регионе выделяется более 200 рифтогенных впадин и других тектонических структур, выполненных продуктами бимодального внутриплитного магматизма и внутриконтинентальными преимущественно грубообломочными фациями осадков. Возникновение структур растяжения на территории Забайкалья отмечается с конца перми – раннем триасе, хотя максимальное развитие они получили в конце триаса, юре и раннем мелу. Пульсационный характер активизации процессов, связанных с рифтогенезом на юге Сибири, который по существу продолжается (в Байкальской кайнозойской рифтовой системе) поныне, а также приуроченность структур растяжения к сдвигам полностью соответствует представленной модели. Кроме того мезозойская история на юге Сибири – в Монголо-Охотской зоне связана с закрытием одноименного океана, отделявшего Сибирскую окраину Евразийского континента от герцинского пояса Центральной Монголии (в том числе Хингано-Буреинского массива) и континентальных блоков Китайско-Корейской платформенной области. Сам океанический бассейн имел клиновидную форму и, по существу, представлял залив Палеопацифики. Результатом описанной выше кинематики перемещения плит является постепенное продвижение коллизионных процессов в пределах окраины с запада на восток, наподобие закрытия ножниц. Окончательное закрытие бассейна и формирование узкой полосы складчатых структур произошло в конце юры – раннем мелу и далее система испытывала только левосторонние сдвиговые деформации.

Основные процессы, связанные с мезозойским этапом роста континентальной коры перемещены на восток Евразийского составного континента, в Верхояно-Чукотскую зону Палеопацифики. Основной этап деформаций, связанный со становление орогенического пояса нужно отнести к концу юры – началу мела. Кора большей части пояса формально имеет докембрийский возраст. Так, огромная территория Верхоянья сложена мощным комплексом осадков формировавшихся на континентальной окраине Сибири в течение длительного промежутка времени – от мезопротерозоя до юры, включительно. Территория Чукотской области также представлена палеозойско-мезозойскими деформированными отложениями, перекрывающими докембрийское кристаллическое основание. Чукотский блок рассматривается как часть гипотетической Арктиды, который при раскрытии Амеразийского океанического бассейна в мезозое был отколот от канадской окраины Северной Америки. Центральную часть Верхояно-Чукотского орогенического пояса занимает мезозойский Колымо-Омолонский составной террейн, в строении которого также большую роль играют террейнов с древней континентальной корой: Омолонский, Приколымский, Омулевский и другие. В целом эту территорию можно рассматривать как киммерийский аккреционный шов, объединяющий континентальные массивы Сибири и Чукотки. Окончание становление структуры региона в конце раннего мела знаменуется формированием на его окраине протяженного Охотско-Чукотского вулканоплутонического пояса, маркирующего развивающуюся активную континентальную окраину Евразии.

В активном тектоническом режиме в мезозое продолжал развиваться Тетический океан. Аккреционные процессы на Евразийской окраине Средиземноморского региона вызвали деформацию континентальной окраины и ее довольно существенный прирост. В тылу активной окраины с юры унаследовано развивались Скифская и Туранская эпипалеозойские плит, были созданы и развивались спрединговые впадины Черного и Каспийского морей.

Кайнозойский этап. В течение кайнозоя продолжалось дальнейшее раздвигание материковых структур и формирование современных океанических бассейнов. Однако аккреционно-коллизионные события, связанные с ростом континентальной коры для территории Евразийского континента также ярко проявлены. К концу олигоцена, в результате сближения Африкано-Аравийской и Индийской плит с Евразией, возник Альпийско-Гималайский орогенический пояс, Средиземноморская часть которого была рассмотрена выше. Произошло осушение окраинно-континентальных осадочных бассейнов, деформация спрединговых морей, сформированных в тылу Средиземноморской активной окраины. Сегодня сохранились лишь реликты этих структур – впадины Черного и Каспийского морей.

Активные тектонические процессы, связанные с субдукцией океанической литосферы и формированием аккреционных структур, продолжились в Тихоокеанском секторе. Начиная с конца раннего мела (Охотско-Чукотский вулканоплутонический пояс) и до сегодняшних дней (Курило-Камчатская островодужная система) восток Евразии развивается в режиме активной континентальной окраины. В результате аккреционной тектоники на этой территории в течение кайнозоя сформирован крупный пояс, включающий структуры Корякско-Камчатской и Сихотэ-Алинь-Сахалинской областей. Субдукционные процессы на окраине континента и связанный с ними задуговый спрединг вызвали формирование таких крупных структур как Южно-Охотоморская и Япономорская впадины.

Внутри континента произошла относительная стабилизация деформаций, связанных с внтуриплитными перемещениями, оформилась структура Западно-Сибирской плиты. Тем не менее, кайнозойский внутриплитный магматизм, связанный с Байкальской рифтовой системой ярко проявлен в Забайкалье и Туве. Новейшие сейсмические события на территории Алтае-Саянской области, вблизи границы Сибирского кратона, которые часто интерпретируются как отголоски Гималайского орогенеза, могут ассоциировать со сдвигами, унаследованными от мезозойской тектоники.