Эта статья дает представление о региональной геологии, главных чертах строения Балтийского щита, а также геологической эволюции докембрия Европы. Автор: А. Симонен.
Основной чертой тектонической структуры всех континентов является то, что наиболее древняя, вышедшая на поверхность кора известна в пределах докембрийских платформ. Эти древние стабильные участки окружены более молодыми палеозойскими и мезозойскими складчатыми поясами,
В Европе основная область распространения докембрия расположена в пределах обширной Восточно-Европейской или Фенно-Сарматской платформы, большая часть которой (известная как Русская плита) покрыта более молодыми неметаморфизованными осадочными породами. Докембрийские кристаллические породы этой платформы выходят на поверхность на Балтийском (или Фенноскандском) и Украинском щитах. Платформа окаймлена более молодыми, фанерозойскими складчатыми поясами, включая каледонскую, варисцийскую и альпийскую зоны орогении.
В дополнение к Восточно-Европейской платформе появляются стабильные, меньших размеров блоки вокруг Баренцева моря, на северо-западе Британии и в прилегающих районах. Докембрийские породы платформы Баренцева моря обнаружены на северо-западе Шпицбергена. Метаморфические комплексы платформы Эриа, обнажающиеся на поверхности в Северо-Западной Шотландии и Внешних Гебридах, образуют западное обрамление каледонского пояса. Гренландия также сложена в основном докембрийскими комплексами, являющимися частями Канадского щита.
Докембрийские породы можно встретить в более молодых фанерозойских складчатых поясах. Например, породы позднего докембрия (эокембрия) являются обычным компонентом каледонид. Многие небольшие массивы или ядра докембрийских пород различных возрастов встречаются в каледонской и варисцийских зонах и реже — в альпийской зоне.
Докембрийские платформы
Восточно-Европейская платформа. Широкая Восточно-Европейская платформа, фундамент которой состоит из докембрийских метаморфических комплексов, простирается через Данию, часть Норвегии и Швеции, Финляндию в Северную и Восточную Польшу и европейскую часть Советского Союза. Было сделано несколько различных предположений относительно положения юго-западной границы платформы; некоторые ученые предполагают, что она проходит через Центральную Англию, где были обнаружены небольшие выступы докембрийских метаморфических пород.
Платформа простирается на Балтийский и Украинский щиты, но большая ее часть — Русская плита — покрыта толстым слоем неметаморфизованных осадочных пород.
Балтийский щит. Балтийский или Фенноскандский щит — наиболее обширный щит на Европейском континенте — представляет собой поднятую часть Восточно-Европейской платформы, чьи границы и основные структурные черты уходят глубоко под осадочный чехол платформы. Обширные области гнейсов в фундаменте раннего докембрия (архей) обнаруживаются на востоке в наиболее древней части щита. Беломорский гнейсовый пояс и гранулиты Лапланд представляют собой интенсивно метаморфизованные элементы фундамента, который был значительно изменен (переработан и перекристаллизован во время более ранней Свекокарелидской орогении). Возраст гнейсов в фундаменте обычно — 2600—2800 млн. лет, хотя на Кольском полуострове встречаются образования и более древнего возраста (3000— 3500 млн. лет).
Древний фундамент комплекса неизвестного возраста, значительно измененный в результате дальсландских движений около 1 млрд. лет назад, встречается в юго-западной части щита. Некоторые авторы сравнивают его с фундаментом восточной части Балтийского щита. В Северной Финляндии (около 2,4 млрд. лет назад) основные изверженные породы, сформировавшие пластообразные тела, внедрялись в гнейсы этого фундамента.
Основная часть Балтийского щита принадлежит к Свекокарелидскому складчатому поясу, который содержит многие черты более ранних орогенических поясов. Ранний докембрийский фундамент был глубоко эродирован и подвержен выравниванию около 2,3 млрд. лет назад, образовав таким образом так называемый континент Ятулий. На нем и вдоль его границ около 2300—2000 млн. лет назад происходило накопление осадочных пород (базальные конгломераты, кварциты, доломиты и сапропеловые глины). Эти процессы осадконакопления 2200—2000 млн. лет назад сопровождались вулканизмом.
Затем к западу от Ятулийского континента появились геосинклинальные бассейны, стали накапливаться геосинклинальные отложения, в то время как вулканизм (1920—1880 млн. лет назад) был не намного старше орогенного плутонизма свекокарелидов. Эти отложения были метаморфизованы в кристаллические сланцы во время свекокарелидской орогении около 1900—1800 млн. лет назад, что сопровождалось внедрением значительных масс гранитоидов. За свекокарелидской орогенией следовал длительный период эрозии. Происходили вертикальные блоковые перемещения, в кристаллические породы внедрялись многочисленные тела диабазов, гранитов и сопутствующие им вулканические породы. Они также включают граниты рапакиви, готские граниты в Швеции и их вулканические эквиваленты.
Доиотнийские красноцветные отложения, аркозовые песчаники, алевролиты накапливались на глубоко эродированной докембрийской поверхности около 1400—1300 млн. лет назад, образуя древний неметаморфический осадочный чехол Балтийского щита. В доиотнийских отложениях встречаются многочисленные диабазовые дайки и силлы, представляя собой изверженные каналы проникновения базальтовой магмы.
Так называемые дальсландские или свеко-норвежские тектонические перемещения имели место около одного млрд. лет назад в юго-западном углу Балтийского щита. Дальсландские формации, залегающие на фундаменте неизвестного возраста, представляют породы платформенного типа и не имеют геосинклинальных аналогов. Данные формации претерпели некоторое складкообразование, сопровождавшееся интрузиями гранитов и пегматитов. Тектонические движения этого возраста привели к региональному омоложению древнего фундамента юго-западного угла Балтийского щита.
Самый поздний докембрий Скандинавии представлен так называемыми эокембрийскими осадочными породами, распространенными на щите вдоль современной восточной границы каледонид.
Украинский щит. Пять мегоциклов разделяют докембрий Украинского щита:
|
Докембрий |
Млн. лет |
|
|
Докембрий |
I |
3 500—2 000 |
|
Докембрий |
II |
2 600—1 900 |
|
Докембрий |
III |
1 900—1 600 |
|
Докембрий |
IV |
1 600—1 100 |
|
Докембрий |
V |
1 100 |
Украинский щит в основном образован породами с I по IV мегоциклы, с осадочным платформенным чехлом рифея (докембрий V) вдоль западной границы щита, подтверждающим вывод, что складчатость и метаморфизм пород щита происходили в дорифейское время. Геологическая эволюция докембрия Украинского щита напоминает геологическую эволюцию Балтийского щита.
Фундамент Русской платформы. Под мощным осадочным чехлом Восточно-Европейской платформы фундамент тщательно изучался советскими и польскими геологами. Поверхность фундамента расположена на глубинах, колеблющихся от нескольких сотен метров до 1—2 км над поднятиями (антеклизы) и до 3—4 км в зонах депрессий (синеклизы). Структура фундамента характеризуется разломами с большими вертикальными смещениями, насчитывающими многие километры, узкими, типа грабен, прогибами (авлакогены) глубиной 10 км и хорошо выраженными горстами.
Фундамент состоит из метаморфических и плутонических комплексов пород дорифейского возраста, сходных с подобными комплексами Балтийского и Украинского щитов. Чехол платформы включает отложения позднего докембрия (рифей), палеозойские, мезозойские и кайнозойские формации.
Баренцевская платформа. Древняя платформа, чьи размеры по-прежнему еще точно не установлены, простирается вдоль шельфа Баренцева моря. Представляется, что она входила в одну фронтальную область каледонид. Южный угол этой платформы, сложенный осадочными обломочными образованиями, окаймлен ассинтским складчатым поясом Канин—Тиман и герцинской зоны Новой Земли. Северная граница ее еще неизвестна. Породы, слагающие фундамент, выходят на поверхность только в северо-восточной части Шпицбергена.
Платформа Эриа. Древняя платформа с неизвестными границами простирается в северо-западной части Шотландии и в прилегающих регионах. В этом регионе кора состоит из докембрийских (льюис) метаморфических комплексов, перекрывающихся позднедокембрийскими (торидон) и кембрийскими осадками.
Платформа Эриа, сложенная метаморфизованными обломочными породами, формирует северо-западную фронтальную область Британских каледонид. Фундамент состоит из льюисских гнейсов, сланцев и изверженных пород, которые представляют собой по крайней мере два метаморфических комплекса разных возрастов. Более древний Скурийский комплекс был метаморфизован около 2400—2600 млн. лет назад, в то время как более молодой Лаксфордский — был смят и метаморфизован 1600 млн. лет назад, вызвав тем самым омолаживание более древних пород. Позднедокембрийские неметаморфизованные торидонские осадочные породы накапливались около 1000—630 млн. лет назад и состоят в основном из континентальных песчаников молассового типа, формируя чехол мощностью до 6 км.
Гренландская платформа. Докембрий Гренландии можно расценивать как наиболее восточную провинцию Канадского щита, и мы лишь кратко коснемся его строения. Складчатый докембрий слагает основную часть Гренландии, покрытую ледниками. Докембрийские породы, однако, хорошо обнажены в свободных ото льда районах запада, юга и юго-востока Гренландии. Гренландский щит окаймлен складчатым палеозойским отложением пород на севере и востоке острова.
Докембрий включает складчатую толщу архейского и протерозойского возрастов, а также анартозиты, габбро и интрузии гранитов рапакиви (1600—1700 млн. лет), принадлежащих к так называемому Санерутийскому комплексу. Группа Гардар на юге Гренландии (менее 1400 млн. лет) сложена песчаниками и красными кварцитами, переслаивающимися базальтовыми лавами. Они залегают на образованиях Кетелидского и Санерутийского комплексов.
Докембрий фанерозойских складчатых областей
Позднедокембрийские, эокембрийские отложения являются частью чехла, претерпевшего складчатость во время каледонского цикла на Шпицбергене, в Скандинавии и Великобритании. Например, большая часть геосинклинального комплекса Хекла Хук на Шпицбергене, спарагмитовые толщи в Скандинавии и мойнские толщи в Шотландии имеют докембрийский возраст. Верхняя часть разреза содержит ледниковые конгломераты и тиллиты, что является очень важным фактором для стратиграфической корреляции.
Докембрийские метаморфические и магматические породы различных возрастов встречаются в тектонических образованиях, особенно часто в каледонском поясе Скандинавии. Породы фундамента обычно сравниваются с подобными им образованиями на Балтийском щите. Наоборот, докембрийские породы, подвергшиеся каледонскому метаморфизму, настолько тщательно переработаны и омоложены, что их корреляция с докембрийскими комплексами щита практически невозможна.
В зоне, простирающейся от юга Великобритании и Западной Франции до востока Чехословакии, многие массивы в пределах герцинского пояса сложены породами докембрия. Это хорошо известный Армориканский массив, Центрально-Французский массив, Вогезы, Шварцвальд и Богемский массив. Блоки, сложенные докембрийскими породами, также установлены в герцинской зоне Португалии и Испании.
Отдельные реликты докембрийских образований установлены в различных частях альпийского пояса. Эти породы, в общем, были подвержены ассинтскому и варисскому метаморфизму и в последующем изменены во время альпийской складчатости. Опять-таки бывает трудно определить докембрийский возраст многих из этих полиметаморфических пород.
Эволюция докембрия
В конце XIX столетия был достигнут большой прогресс в изучении ранней истории Земли, когда актуалистические или униформистские теории оказались применимы к изучению метаморфических докембрийских комплексов. Например, докембрийские кристаллические сланцы сохраняют многие черты осадочных и вулканических пород, которые указывают на то, что их формирование происходило при условиях, близких к современным.
Геологические события, происходившие около 3 млрд. лет назад, установлены в докембрии Европы. Интенсивное геологическое изучение докембрийских регионов на различных континентах, подкрепленное радиометрическими определениями возраста, показывает, что орогенические тектоно-плутонические события в тот период происходили периодически и одновременно на разных континентах. Новые данные используются для создания международных геологических, тектонических и метаморфических карт континентов.
Наиболее хорошо установленные орогенные циклы выделяются и в Европе. Например:
- Катархейский (саамский) — 3300 млн. лет
- Пресвекокарелидский — 2800—2600 млн. лет
- Свекокарелидский — 1900—1800 млн. лет
- Дальсландский (гренвильский) — 1000 млн. лет
- Ассинтский (байкальский) — 550 млн. лет
- Каледонский — 450—400 млн. лет
- Варисский (герцинский) — 340—240 млн. лет
- Альпийский — 85 млн. лет
Эти орогенические циклы с их приблизительными возрастами указывают на то, что орогенная пульсация чаще происходила в последние 600 млн. лет, чем в докембрии.
Самые древние архейские складчатые пояса включают большее количество вулканических и магматических тел, чем более молодые пояса, возможно, потому, что кора была тоньше и не дифференцировалась на платформы и геосинклинали, которые позднее играли роль крупных структурных элементов, контролировавших эволюцию коры, начиная с протерозоя.
Предполагают, что осадконакопление некоторых архейских и раннепротерозойских пород (например, слоистые кремнистые железистые руды, лазуритовые отложения) происходило в отсутствие или же в дефиците кислорода в атмосфере. Красноцветные отложения, типичные представители осадков, сформировавшихся в окислительной среде, широко распространены в протерозойских породах, накопившихся после Свекокарелидской орогении.
Углеродистые черные сланцы архейского возраста предполагают существование примитивных организмов в период самого раннего геологического времени. Первыми организмами были, возможно, водоросли, способные существовать в экстремальных условиях, включая условия отсутствия кислорода. Органические остатки встречаются очень редко в раннем докембрии, но крупные водорослевые постройки типа строматолитов установлены в протерозое и весьма часто встречаются в позднем докембрии. Существует также подтверждение существования медузообразных организмов.
Докембрийские комплексы содержат такие типы пород, которые характеризуют определенные фазы эволюции коры. Например, полосчатые кремнисто-железистые формации характерны для архейских зеленокаменных поясов, в то время как граниты рапакиви вместе с анортозитами и вулканическими породами представляются типичными для эволюции коры в среднем докембрии (1700—1500 млн. лет).
Глубоко эродированное основание (корни) докембрийских орогенных поясов дало ключ к исследованию состава земной коры, а также многих трансформных процессов, имевших место в глубинах Земли. Геологическое изучение докембрия в Европе дало обширный материал для петрогенетического изучения, которое оказалось продуктивным в развитии петрологии метаморфических и магматических пород. Концепции классификации минеральных фаций, метаморфическая дифференциация и повторное расплавление (анатексис) пород приобрели стройность после изучения докембрийских толщ.