Тектоника и геология

Особенности орографии территории предопределены сложной геологической историей и разнообразным геологическим строением. Крупные низменности, равнины и плоскогорья соответствуют платформам, а горные сооружения – складчатым поясам.

Территория России расположена на нескольких литосферных плитах: северной части Евразийской, западной части Северо-Американской, северной части Амурской. И только Охотоморская плита почти полностью находится на территории страны.

Связь рельефа со строением земной коры примерно такова: чем выше земная поверхность, тем больше мощность коры. Наибольшая – где горные образования (40-45 км), наименьшая – котловина Охотского моря. Изостатическое равновесие. На контакте Евразийской и Северо-Американской плит происходит раздвижение плит (Момский рифт) и формирование зоны рассеянной сейсмичности. Последняя характерна и для окраины Охотоморской плиты. На контакте Евразийской и Амурской также раздвижение – Байкальский рифт. Охотоморская на контакте с Амурской (Сахалин и Японское море) сближение плит – 0,3-0,8 см в год. Евразийская граничит с Тихоокеанской, Северо-Американской, Африканской (Аравийской) и Индийской (Индостано-Памирской). Пояса сжатия литосферы между ними – Альпийско-Азиатский на юге и Циркум-Тихоокеанский на востоке. Окраины Евразийской плиты активны на востоке и юге и пассивны на севере. На востоке – погружение океанической под материковую: зона сочленения состоит из краевых морей, островных дуг и глубоководного желоба. На юге – горные хребты. Пассивные окраины на севере – огромный шельф и четко выраженный материковый склон.

Для Евразии характерны линейные и кольцевые структуры, установленные по данным космических снимков, геолого-геофизических и геологических исследований. Сейсмические ядра материковой коры. Нуклеары, 14.

Тепловой поток Земли на территории России имеет различное значение: наименьшие величины на древних платформах и Урале. Повышенные – на всех молодых платформах (плитах). Максимальные значения – складчатые пояса, Байкальский рифт, окраинные моря ТО.

С глубиной температура в Земле постепенно возрастает. Под океаническими плитами температура мантии достигает температуры плавления мантийных пород. Поэтому за подошву литосферы под океанами принимается поверхность начала плавления мантийного вещества. Ниже океанической литосферы мантийное вещество оказывается частично расплавленным и пластичным с пониженной вязкостью. Пластичный слой мантии выделяется в качестве самостоятельной оболочки – астеносферы. Последняя четко выражена только под океаническими плитами, под мощными континентальными плитами практически отсутствует (базальтовый магматизм). В пределах континентальных плит может проявиться только в том случае, когда горячее мантийное вещество благодаря расколу плиты может подняться до уровня начала плавления этого вещества (80-100 км).

Астеносфера не обладает пределом прочности и ее вещество может деформироваться (течь) под действием даже очень малых избыточных давлений, хотя очень медленно из-за высокой вязкости астеносферного вещества (порядка 10¹⁸ – 10²⁰). Для сравнения, вязкость воды 10^-2, жидкой базальтовой лавы 10⁴ – 10⁶, льда – около 10¹³ и каменной соли - порядка 10¹⁸.

Перемещения литосферных плит по поверхности астеносферы происходят под влиянием конвективных течений в мантии. Отдельные литосферные плиты могут расходиться, сближаться или скользить относительно друг друга. В первом случае между плитами возникают зоны растяжения с рифтовыми трещинами вдоль границ плит, во втором – зоны сжатия, сопровождаемые надвиганием одной из плит на другую, в третьем – сдвиговые зоны, трансформные разломы, вдоль которых и происходит смещение соседних плит.

В качестве главных категорий тектонических областей будем выделять: 1. относительно стабильные области – древние платформы, в основном обладающими доверхнепротерозойским метаморфическим фундаментом, 2. мобильные подвижные пояса неогея, состоящие из складчатых областей разного возраста (на месте отмерших геосинклинальных областей) и современных геосинклинальных областей, 3. области, переходные - метаплатформы.

Древние платформы, или кратоны, представляют обширные, измеряемые миллионами квадратных километров участки древней континентальной коры, в значительной мере сформированной в архее и почти целиком – к концу раннего протерозоя. Неогей – сравнительно спокойный тектонический режим: «вялость» вертикальных движений, их слабая дифференцированность по площади, сравнительно низкие скорости поднятий и опусканий (менее 1 см/тыс. лет). На раннем мегаэтапе развития большая часть их площади испытывала поднятие, а в погружение в основном вовлекались узкие линейно вытянутые грабеннообразные впадины – авлакогены. На более позднем, плитном мегаэтапе (фанерозой), в опускание была втянута значительная площадь платформ, на которых образовался покров почти не дислоцированных отложений – плита. Одновременно с погружением фундамента в пределах плит обособились районы платформ, на протяжении большей части их истории обладавшие тенденцией к поднятию и представляющие обширные выступы древнего фундамента – щиты.

Чехол древних платформ обычно не несет следов метаморфических изменений, что, как и отсутствие или ограниченное развитие проявлений магматизма объясняется существенным снижением термического режима при образовании древних платформ и, как правило, низким тепловым потоком на большей части их территории (кроме авлакогенов). Однако в некоторых зонах древних платформ имели место проявления магматизма, а в отдельные редкие фазы в связи с аномальным разогревом верхней мантии под ними древние платформы могли становится ареной мощного траппового магматизма в эффузивной и интрузивной формах.

Подвижные пояса. Они были заложены в основном в древнем протерозое. В своем развитии проходят 2 мегаэтапа: геосинклинальный (наибольшая тектоническая подвижность, выраженная в дифференцированных горизонтальных и вертикальных движениях и высоким, хотя и непостоянным термическим режимом в коре и верхней мантии) и постгеосинклинальный (на месте отмерших геосинклинальных поясов, снижена активность, но гораздо больше, чем на древних платформах).

Общая продолжительность гоесинклинального процесса – 1-1,5 млрд лет, но на отдельных участках он заканчивается раньше. «Циклы», выделяеются собственно геосинклинальный этап и более короткий – орогенный (орогенез).

Собственно геосинклинальный: растяжение коры, возникновение удлиненных грабеннообразных впадин. Широкие прогибы распадаются на узкие. В конце собственно гесинкл. стадии прекращают опускание. В начале орогенного этапа подвергаются сильным сжимающим деформациям (от внутренних зон к периферии). Превращаются в складчатые сооружения. На протяжении орогенного этапа испытывают постепенно усиливающееся, не вполне компенсированное денудацией воздымание и на позднеорогенной стадии превращаются в горные сооружения. Таким образом происходит полное обращение тектонического плана (геосинклинальные прогибы в горные поднятия). Одновременно в зонах растущих складчатых сооружений возникают как бы компенсирующие их воздымание краевые прогибы, в тылу – внутренние прогибы или впадины, заполненные обломочным материалом.

«Циклы», на которые распадается процесс развития геосинклинальных поясов, завершаются относительным упрочнением коры, приобретающей на значительной (или всей) площади черты типичной (зрелой) коры континентального типа. В начале следующего «цикла» происходит частичная деструкция этой коры и регенерация геосинклинального режима, тогда как другие участки выключаются из дальнейшего геосинклинального процесса.

На большей части Северо-Атлантического подвижного пояса геосинклинальный процесс завершился в середине палеозоя, урало-Монгольского – в конце палеозоя – начале мезозоя, на большей части проятжения Средиземноморского пояса он близок к завершению, а значительые части тихоокеанского пояса еще находятся на разных стадиях геосинклинального процесса.

Метаплатформенные области. Нечто среднее по характеру тектонических структур, степени подвижности коры и особенностям тектонических движений. На границах. В структурном отношении – сочетание двух главных типов тектонических элементов - подвижных авлакогеосинклинальных зон и относительно «жестких» метаплатформенных массивов, отделенных этими зонами от древних платформ. Авлакогеосинклинальные зоны представляют линейно вытянутые зоны промежуточного характера между авлакогенами древних платформ и геосинклинальными прогибами подвижных поясов. В позднем протерозое, одновременно с обрамляющими платформы подвижными поясами, обычно ответвляясь от последних. Грабеннообазные прогибы – сжатие – метаморфизм, внедрение интрузивных тел – складчатые зоны (Донецкая, Тиманская).

Восточно-Европейская платформа имеет площадь около 5,5 млн км2, в рельефе выражена обширной Восточно-Европейской равниной, в пределах которой преобладают низменности.

Как и другие древние платформы обладает двухъярусной тектонической структурой и состоит из фундамента, в основном сложенном сильнодеформированными, метаморфизированными и гранитизированными породами архейского и раннепротерозойского возраста, и резко несогласного перекрывающего е чехла, образованного почти или вовсе неметаморфизированными отложениями верхнего протерозоя и фанерозоя. Примерно на ¼ площади платформы на щитах присводном участке Воронежской антеклизы фундамент выходит на поверхность или залегает в непосредственной близости от нее. На большей части платформы, в пределах Русской плиты, он перекрыт чехлом мощностью от нескольких сотен метров до 5-10 и даже 22 км.

Наиболее крупный выступ фундамента – Балтийский щит, значительно меньший – Украинский.

В строении платформенного чехла по характеру структурных форм различаются 2 мегакомплекса, отвечающим 2 мегаэтапам тектоничексого развития платформы: нижний, авлакогенный (структурные элементы – многочисленные линейно вытянутые грабенообразные прогибы – авлакогены, длиной сотни км, шириной десятки, глубиной 1-2-5-10 км, северо-западное, северо-восточное, субмеридиональное простирание). На их месте началось формирование плитного мегакомплекса, продолжавшегося в течение всего фанерозоя. Некоторые дальше продолжили погружение (Днепровско-Донецкий в Припятский грабен); некоторые – валообразные поднятия.

Плитный мегакомплекс чехла, покрывающий около ¾ площади платформы практически везде залегает субгоризонтально или очень полого. В строении плитного мегакомплекса различаются три основные комплекса, как правило, отделенные друг от друга перерывами. Современный рельеф отражает суммарный результат вертикальных движений. В структурном плане можно выделить тектоническая зональность северо-восточного направлений: Балтийская зона поднятий (щит), Прибалтийско-Среднерусская зона (Московская, Мезенская синеклизы) опусканий, Сарматская зона (Украинский щит, Воронежская, Волго-Уральская антеклизы) преобладающих поднятий и Прикаспийская зона опусканий.

Архейско-протерозойская складчатость служит основанием (фундаментом) плит двух древних платформ – Восточно-Европейской и Сибирской. А осадочный чехол их плит состоит из верхнепротерозойских и фанерозойских пород (от кембрия до протерозоя включительно).

Восточно-Европейская докембрийская платформа занимает значительную площадь в запанной части РФ. На севере она уходит под воды Баренцева и Белого морей, на юге граничит с молодой Скифской платформой, на востоке – с Уралом, а на западе граница платформы находится за пределами территории страны.

Выходы докембрийских складчатых, криссталических пород фундамента платформы образуют два щита: Балтийский и Украинский. В древних породах щитов содержатся разнообразные рудные полезные ископаемые: железные и медно-никелквые руды (Кривой Рог, КМА, Кольский п-ов).

Большую часть Восточно-Европейской платформы занимает Русская плита. В зависимости от глубины залегания ее фундамента и мощности осадочного чехла в пределах плиты выделяют синеклизы и антеклизы. Осадочный чехол состоит из пород от верхнепротерозойских до четвертичных включительно. Мощность его колеблется от нескольких десятков метров на антеклизах до нескольких клометров в синеклизах. В Прикаспийской синеклизе осадочный чехол достигает, по-видимому, максимума на всей платформе – до 15-20 км.

Осадочный чехол богат различными полезными ископаемыми. В слоях палеозоя, среднеюрских и нижнемеловых залегают нефть и газ, в каменноугольных отложениях содержатся каменный и бурый уголь. В Предуральском краевом прогибе, в пермских отложениях – каменная и калийная соль. В северо-западной части плиты в слоях нижнего силура залегают горючие сланцы; в слоях верхней юры и мела – прослои фосфоритов (в Подмосковье). На юге плиты в палеогеновых отложениях содержатся марганцевые руды.

В фундаменте и чехле Восточно-Европейской платформы заключены месторождения рудных, нерудных и горючих ископаемых. РУДНЫЕ: железистые кварциты (Оленегорское и Костомукша на Балтийском, Кривой Рог на Украинском, КМА на Воронежской антеклизе). Апатит-магнетитовые (Ковдор на Кольском и крупнейшее – прибрежные отложения на юге Украинского щита).

Медно-никелевые: Кольский в районе Печенеги, Мончегорск. Алюминиевые руды в виде бокситов и нефелинов – Хибины на Кольском.

Месторождения алмазов – среднепалеозойские кимберлитовые трубки, прорывают венд и перекрываются карбоном (север Архангельской).

Фосфатное сырье – залежи апатитов в Хибинском массиве, а также залежи осадочных фосфоритов и верхнеюрских и нижнемеловых отложениях центральных и восточных районов Русской плиты.

Высокоглиноземистое сырье (кианитовые сланцы) хр. Кейвы на Кольском полуострове. К нижнедокембрийским образованиям Балтийского и Украинского щитов приурочены месторождения декоративных и строительных материалов – гранитов, кварцитов, мраморов, а также слюды и различных поделочных и ювелирных камней.

Месторождения нефти и газа заключены в живетских, верхнедевонских, каменноугольных и нижнепермских отложениях Волго-Уральской области (Ромашкино, Ишимбай и др.), в каменноугольных и мезозойских отложенях Прикаспийской синеклизы (Астраханское, Тенгизское), имеются также в верхнем девоне, карбоне, перми Днепровско-Донецкого авлакогена и мезозое Украинской синеклизы, в нижнем паеозое палео-Балтийской синеклизы (прибрежные районы Балтийского моря).

Крупные месторождения угля каменноугольного возраста, примыкают к платформе Донецкой складчатой зоны (Донбасс), и Предуральского краевого прогиба (Кизел). Буроугольные - отложения нижнего карбона (Подмосковный бассейн), нижняя и средняя юра (восток Прикаспийской синеклизы, севрная окраина Донбасса), эоцена (Украинский щит), миоцена (Башкирское Приуралье).

Сибирская платформа. Расположена между Енисеем, Леной и Алданом. В ее пределах выходы древнего фундамента в северной части образуют Анабарский архейский щит, в юго-восточной части – Алданский щит. Платформенный чехол состоит из пород фанерозоя. Мощность чехла в Вилюйской синеклизе достигает 8-12 км.

В конце палеозоя – начале мезозоя на территории Сибирской платформы проявился трапповый вулканизм. Он оказал сильное влияние на формирование ПИск (алмазы, графит и т.п.) и форм рельефа (трапповые плато и др.). в этом состоит отличительная черта Сибирской от Восточно-Европейской. Древний кристаллический фундамент и осадочные толщи платформенного чехла содержат: железные и медно-никелевые руды, руды редких Ме, алмазы. слюда, каменный уголь, нефть, соль и др.

Мощность коры с неглубоким залеганием фундамента превышает 40 км, а на Алдано-Становом и Анабарском выступах доходит до 45-48 км. В крупных впадинах мощность коры меньше и обычно не достигает 40 км (Енисей-Хатангская, юг Тунгусской), а в Вилюйской – даже 35 км, нов северной части Тунгусской – 40-45 км. Мощность осадочной толщи варьирует от 0 до 5 км и даже до 10-12 в некоторых глубоких впадинах и авлакогенах.

ПИск: железные и в фундаменте, и в платформе (Алдано-Становой щит). С интрузями связаны: титаномагнетит, сульфидно-медно-никелевые (Норильское, Талнахское). Медные руды - Удоканское месторождение. Алюминиевые руды (богатые нефелином массивы – периферия Енисейского кряжа, Чадобецкое поднятие, Прибайкальский прогиб). Золото – Вилюй, Алданский мегаблок (позднеюрско-раннемеловые массивы).

Из неМе важейшие: алмазы (палеозойские кимберлитовые трубки Западно-Якутской провинции, напр., месторождение Мир), алмазоносные россыпи.

В результате метаморфизма углей верхнепалеозойский тунгусской серии при контактовом воздействии базитовых итрузий возникли месторождения графита в западной части Тунгусской синеклизы (Ногинское, Курейское).

Огромные запасы каменной соли заключены в отложенях нижнего и среднего кембрия. Раннедевонская соль – Ленно-Хатангская (Нордвикские купола), а позднедевонская – в Кемпендяйских куполах одноименного грабена.

Среди горючих ископаемых ведущая роль – каменные и бурые угли (впадины Южно-Якутского бассейна, Тунгусская синеклиза, Вилюйская синеклиза, Предверхоянский прогиб).

Месторождения газа – юрско-меловой терригенный комплекс Вилюйской синеклизы и Енисейско-Хатангской впадины.

Сходства и различия:

1. Средняя мощность земной коры в пределах платформ 35-45 км;

2. Двухъярусное строение – архейско-протерозойский фундамент и осадочный чехол;

3. Выходы кристаллических пород на дневную поверхность;

4. Восточно-Европейская представляет единую глыбу, то Сибирская состоит из двух неравных частей: Ангарско-Анабарская и Алданская, которые, по всей вероятности, являлись самостоятельными древними платформами и были соединены полосами байкальско-каледонской складчатости (со среднего палеозоя существует единая).

5. На Сибирской платформе в пермо-триасе проявился платформенный трапповый магматизм: мощные лавовые покровы, пластовые и секущие интрузии (слагают верхнюю часть разреза огромной Тунгусской синеклизы и смежных с ней территорий).

6. Неодинаковое проявление неотектонических движений. В-Е платформа представлена В-Е равниной, ее неотектонический подъем на значительной части территории около 100-200 м. средняя высота равнины около 170 м. в рельефе на Русской плите широко распространены пластовые равнины, а на Балтийском кристаллическом щите – цокольные равнины и низкогорья.

Сибирская платформа испытала более дифференцированные и активные неотектонические поднятия (100 – свыше 1000 м). сибирская платформа выражена в рельефе в основном Среднесибирским плоскогорьем (средняя высота 500-700 м), Анабарской цокольной возвышенностью, Алданским цокольным нагорьем (высоты более 2000 м) и низменными пластовыми и аккумулятивными равнинами – Лено-Вилюйской и Северо-Сибирской.

Урало-Монгольский подвижный пояс

Палеозойский этот пояс расположен между древними В-Е и Сибирской платформами и образует южное обрамление последней. Прогибания в пределах этого пояса начались еще в древнем протерозое, а в нижнем протерозое здесь проявилась каледонская складчатость. Основные фазы складчатости приходятся на конец кембрия – начало ордовика (салаирская), срений – верхний ордовик, конец силура – начало девона. В результате каледонской складчатости были созданы горные сооружения в Западном Саяне, Кузнецком Алатау, Салаире, в восточных районах Алтая, в Туве, на значительной части Забайкалья, в южных районах Западной Сибири, приыкающих к западной части Казахского мелкосопочника. На всех этих территориях нижнепалеозойские отложения интенсивно смяты в складки и метаморфизированы.сквозь их покров нередко проглядывает докембрийский цоколь.

В верхнем палеозое проявилась герцинская (варисская) складчатость. Она являлась завершающей на огромном пространстве ЗС, консолилировав существовавшие здесь ранее блоки.

Так, к концу палеозоя в пределах Урало-Монгольского подвижного пояса сформировалась внутриконтинентальная зона складчатости, спаявшая две древние платформы в единую крупную структуру, жесткий блок, ставший ядром Евразийской литосферной плиты. Произошло также приращение площади платформ за счет возникновения складчатых сооружений по их южным окраинам.

В дальнейшем (мезозой) в пределах Урало-Монгольского складчатого пояса сформировались молодые эпипалеозойские плиты (квазикратоны), в т.ч. ЗС, почти полностью расположенная на территории РФ. Они приурочены к областям, испытавшим в мезо-кайнозое общее погружение.

С середины кембрия и до начала девона сформировался пояс каледонской складчатости: Саяны, Алтай. С позднего девона до конца перми проявилось мощное складкообразование: герцинская (варисская) складчатость: Урал, Бырранга, Западный Алтай, Забайкалье и горы бассейна Амура.

В пределах палеозойских складчатых поясов сформировалась огромная молодая платформа с тремя плитами: ЗС, Туранской и Скифской. Казахский мелкосопочник (щит) разделяет ЗС и Туранскую. Они соединяются посредством Тургайского прогиба, расположенного между выходящими на поверхность складками Урала и Казахского массива.

Для каждой молодой плиты характерны основные ведущие типы платформенной морфоструктуры: на ЗС плите в связи с преобладанием опускания сформировались в основном аккумулятивные возвышенные и низменные равнины. Пластовые равнины развиты на приподнятых участках фундамента плиты по юго-западной и южной окраинам. Очень мозаичен структурный план Туранской и Скифской плит, что, по-видимому, обусловлено их тектонической активностью. Они почти в равной степени имеют все основные типы платформенной морфоструктуры.

Строение Урало-Монгольского по крупным областям:

1. Герцинская складчатая область Урала.

Складчатое сооружение Урала длиной 2200 и шириной от 100 до 400 км протягивается субмеридионально от байдарацкой губы Карского моря на севере до северного Приаралья на юге.

По простиранию делится на несколько сегментов, отличающихся характером рельефа и тектонического строения (с юга на север): 1. долготный Мугоджарский с мелкосопочным рельефом, 2. широкий Южноуральский, западные средне- и низкогорные зоны которого образуют выпуклые к западу дуги, а более низкие восточные вытянуты меридионально, 3. более узкий низкогорный Среднеуральский, западные зоны которого образуют выпуклые к востоку дуги, 4. еще более узкий долготный, среднегорный Северо-Уральский с высотами на севере до 1,5-1,9 км, 5. самый узкий, вытянутый к северо-востоку средне- и низкогорный Полярно-Уральский, несущий следы древнего оледенения и небоьшие современные ледники.

В строении Уральской области выделяются Предуральский краевой прогиб (шириной 50-100 км протягивается вдоль западного борта всего сооружения Урала) и герцинское складчатое сооружение Урала.

Урал принадлежит к наиболее богатым ПИск, главным образом, рудными, областям России, но многие длительно эксплуатировавшиеся месторождения сильно истощены. Железо – Башкирский антиклинорий (Бакал), магнетит (горы Магнитная, Благодать), Орско-Холиловский район. Титаномагнетит: Первоуральское, Качканарское. Платина, осмий, иридий на Среднем Урале. Никель и кобальт: Орско-Холиловское на Южном и Уфалейское на среднем. Марганец: яшмо-кремнистые горизонты девона в Магнитогорском прогибе. Медь:контрастные и непрерывные вулканические формации силура и девона в Тагльском, Магнитогорском и др. синклинориях Восточной мегазоны (Учалы, Сибай, Гай и др.), Сакмарская зона (Блява). Бокситы: Тагильский прогиб (Красная шапочка).

Из нерудного сырья: магнезит в доломитах нижнего рифея Башкирского антиклинория (Бакал, Сатка), асбест, тальк, калийные соли и галит в кунгурскоих отложенях Предуральского прогиба (Соликамское), горный хрусталь, драгоценные камни, малахит (в железной шляпе медноколчедановых месторождений), яшм (девон Магнитогорского прогиба).

Каменный уголь: Воркутинский бассейн, западный склон Северного Урала (Кизел), Урало-Тобольски антиклинорий (Домбаровское, Полтаво-Брединское). Бурый уголь – Челябинский бассейн, Башкирское Приуралье.

Нефтяные в Предуральском прогибе приурочены к девонским и каменноугольным отложениям в принадвиговых антиклинальных структурах на восточном крыле его северного сегмента (Вуктыл) и к нижнепермским рифовым массивам на западном борту южного сектора этого прогиба (Ишимбай).

2. Древнекиммерйская авлакогеносинклинальная Пайхой-Новоземельская складчатая зона

Пайхой-Новоземельская зона, служащая северным продолжением Урала, выражена невысокой грядой Пай-Хоя, о. Вайгач, Южным и Северным островами Новой Земли. Выпуклая к западу дуга шириной 50-120 км и длиной 1500 км.

Из ПИск: стратиморфная марганцевая минерализация в сланцах нижней перми, проявления меди, сульфидов серебра, свинца и цинка, связанные с девонскими базальтами и долеритами, флюоритовая минерализация в зонах разломов и угольные залежи в пермских отложениях Коротаихинской впадины.