Глава 2. Восточно-Европейская платформа и структуры ее обрамления
2.1 Восточно-Европейская платформа
Восточно-Европейская платформа отвечает одному из крупнейших континентальных блоков Евразии и принадлежит поясу древних лавразийских платформ, к которому также относятся Сибирская и Северо-Американская платформы. Она представляет собой ромбовидную континентальную глыбу около 3000 км в поперечнике, основание которой было сформировано ~ 1.6 млрд. лет назад.
Во взаимоотношениях с окружающими платформу разновозрастными складчато-надвиговыми сооружениями можно выделить несколько типов. Скандинавские каледониды и позднедокембрийские складчатые сооружения Тимана по системе надвигов перекрывают автохтонные комплексы платформы, причем шарьяжи достигают сотен километров, а во фронте передовых надвигов Урала и Карпат сформирована своеобразная структура, связанная с орогеном - краевой прогиб. Тем не менее, традиционно и в том и в другом случае за границы платформы принято считать передовой фронт надвигов. На остальных участках своего периметра Восточно-Европейская платформа обрамлена молодыми плитами - Среднеевропейской на западе, Скифско-Туранской на юге. Юго-восточный угол платформы занимает Прикаспийская впадина с корой субокеанического типа, традиционно включаемая в состав платформы. Границу на этом участке платформы обычно проводят вдоль погребенной Южно-Эмбенской зоны дислокаций. Впадина представляет собой реликтовый океанический бассейн, заполненный осадками мощностью до 20 км и ее включение в состав Восточно-Европейской платформы, в таком случае, условно. Западнее современная граница платформы приобретает более четкий характер - она проходит вдоль палеозойского надвига Донецко-Каспийской складчатой зоны, огибает Донецкий кряж и, заворачивая к западу, пересекает Азовское и Черное море состыкуется со сдвиговой зоной Тейсера-Торнквиста.
Фундамент Восточно-Европейской платформы. В строении раннедокембрийского кристаллического фундамента выделяют три крупных блока (супертеррейна): Фенноскандия, Сарматия, Волго-Уралия. Структуры Фенноскандии представлены по северо-западной периферии Восточно-Европейской платформы в виде Балтийского щита. Расположенный на юго-западе платформы Украинский щит обнажает западную часть структуры Сарматии, восток этого супертеррейна занятый Воронежским погруженным массивом перекрыт платформенным осадками мощностью до 1.5 км. Структуры Волго-Уралии (Волго-Уральского погруженного массива) полностью скрыты под позднедокембрийско-фанерозойским плитным комплексом платформы.
Супертеррейны фундамента имеют ярко выраженное блоковое строение. В структуре Украинского щита различают пять, а Балтийского - шесть блоков, разделенных тектоническими швами по которым они были спаяны. Блоки имеет индивидуальную внутреннюю структуру и вещественный состав. На Балтийском щите обосабливаются: Мурманский, Кольский, Беломорский, Карельский, Свекофеннский и Свеконорвежский блоки. Украинский щит образован: Волыно-Подольским, Одесско-Белоцерковским, Кировоградским, Приднепровским, Приазовским блоками. Можно предполагать, что аналогичные тектонические элементы образуют структуру Воронежского и Волго-Уральского массивов.
Древнейшими (раннеархейскими) образованиями фундамента являются гранулит-гнейсовые области, сложенные преимущественно породами гранулитовой фации метаморфизма. По-видимому, среди них имеются протоконтинентальные массивы, сформированные на исходной коре океанического типа, реликтами которых являются тоналиты, ультрабазиты и другие породы, имеющие изотопный возраст от 3.7 до 3.1 млрд. лет. К группе существенно гранулитовых блоков следует отнести Мурманский и Беломорский блоки Балтийского щита. Наиболее типичными из пород их слагающих являются высокоглиноземистые биотитовые гнейсы, т.е. метаморфизованные "зрелые" осадочные породы, и метаморфизованные вулканиты базитового состава, превращенные в амфиболиты и чарнокиты (гиперстеновые гнейсы). Полям развития описанных метаморфических ассоциаций свойственны крупные гранитогнейсовые купола. Эти структуры диаметром десятки километров имеют округлую, либо вытянутую в одном направлении форму. В ядрах вскрываются плагиогранито-гнейсы и мигматиты.
На территории Кольского и Карельского блоков Балтийского щита, а также на большей части Украинского щита между аналогичными гранитогнейсовыми куполами "зажаты" зеленокаменные пояса. Состав зеленокаменных поясов однотипен для большинства древних платформ. Нижние части, как правило, сложены толщами основных эффузивов спилит-диабазового состава, иногда значительно метаморфизованных. Подушечное строение свидетельствует об их излиянии в подводных условиях. Верхние части разреза часто представлены кислыми эффузивами - кератофирами, фельзитами, с прослоями кварцитовых песчаников и гравелитов. По петрохимическим характеристикам указанные метавулканиты в большинстве случаев отвечают базальтам срединно-океанических хребтов и базальтовым коматиитам, однако иногда в составе зеленокаменных поясов широко проявлены метаморфизованные известково-щелочные серии базальт-андезит-дацитового состава, отвечающие условиям островодужного магматизма. Структурное положение зеленокаменных поясов однозначно свидетельствуют в пользу того, что они представляют собой не что иное, как швы столкновения различных блоков древнейшей коры. Стратиграфические контакты с окружающими гранулит-гнейсовыми комплексами нигде не наблюдаются, они либо затушеваны поздним наложенным метаморфизмом, гранитизацией и деформациями обоих комплексов, либо тектонические. В последнем случае, зеленокаменные пояса представляют собой либо узкие, сильно сжатые синклинали ограниченные разломами, либо довольно изометричные остатки тектонических покровов, надвинутых на гранулит-гнейсовое основание и сохранившихся в межкупольных пространствах. Результаты изотопных исследований позволяют считать, что формирование гранит-зеленокаменных областей на территории Восточно-Европейской платформы произошло в интервале 3.1-2.6 млрд. лет. На геодинамическую природу зеленокаменных поясов нет однозначной точки зрения. Их связывают с опусканием и переработкой первичной сиалической коры над поднимающимся мантийным диапиром, либо видят аналогию с современными рифтами, которые "взломали" протоконтинентальную гранулит-гнейсовую кору, либо сопоставляют с современной системой островных дуг и окраинных морей.
Абсолютно индивидуальные черты строения в композитной структуре Балтийского щита имеет Свекофеннский блок. Он является типичным представителем гнейсово-сланцевых областей. Главными отличительными признаками являются: отсутствие архейского фундамента; широкое развитие сланцевых и гнейсово-сланцевых толщ раннепротерозойского возраста, а также крупных гранитоидных плутонов, внедрившихся в диапазоне 1.85-1.7 млрд. лет назад. Существенная роль в сланцевых разрезах принадлежит метавулканогенным породам, как основного, так и кислого составов. По своему строению комплексы, слагающие Свекофеннский блок, близки гравуакко-вулканическим сериям фанерозойских складчатых поясов, сформировавшихся в окраинных морях, разделенных островными дугами, а сам блок можно трактовать как террейн, образовавшийся в результате аккреционной тектоники. Граниты, повсеместно распространенные на территории блока, являются индикатором коллизионных процессов, в результате которых свекофенниды были обдуцированы и надвинуты на карельское основание с образованием протяженной (длиной почти 1500 км) Западно-Карельской зоны надвигов, "срезающей" контуры Кольско-Карельского архейско-протерозойского супертеррейна. К зоне этого надвига тяготеют выходы палеопротерозойского (~ 1.9 млрд. лет) офиолитового комплекса, свидетельствующего о заложении Свекофеннского пояса на коре океанического типа. На западной периферии Свекофеннского блока развит Готский (Трансскандинавский) вулканоплутонический пояс, сложенный магматитами мантийного происхождения. В составе пояса примечательны наземные кислые лавы, включающие риолиты, дациты, игнимбриты, а также лавы повышенной щелочности, перемежающиеся с агломератами и аркозами. Эффузивы ассоциируют с гранитными батолитами. Возраст лав и прорывающих их гранитов оценивается в 1.75-1.55 млрд. лет. Состав и строение этого протерозойского вулканоплутонического пояса сходны с окраинно-континентальными поясами андийского типа. Учитывая эту аналогию, можно полагать, что Готский пояс в протерозое занимал окраинное положение и формировался над зоной субдукции.
Состав и строение самой западной тектонической единицы Балтийского щита - Свеконорвежского блока резко индивидуально. По своей структуре, истории развития и времени кратонизации этот тектонический элемент близок к гренвильскому орогенному поясу Северной Америки и многими исследователями рассматривается как его восточное продолжение. Время формирования наиболее древних пород Свеконорвежской зоны отвечают интервалу 1.9-1.75 млрд. лет. Они подверглись существенной переработке в эпоху готской (на уровне 1.7-1.6 млрд. лет) и дальсландской - свеконовержской (1.2-0.9 млрд. лет) орогений. Внутренняя структура блока отличается значительной сложностью и фактически представляет коллаж кратонных, островодужных и прочих террейнов. Наиболее широко развиты в различной степени метаморфизованные вулканогенно-осадочные и терригенные толщи палеопротерозоя и мезопротерозоя.
Выходы палеопротерозойских комплексов на Балтийском и Украинском щитах, тяготеют к шовным зонам, разграничивающим архейские блоки, и в отличие от последних имеют более разнообразный состав и строение.
На востоке Кольского блока вблизи шовной зоны палеопротерозойские отложения выполняют Кейвский синклинорий и представлены одноименной серией, несогласно залегающей на архейских гнейсах. Кейвская серия сложена осадками, типичными для пассивной континентальной окраины: в основании содержатся конгломераты с обломками архейских пород, далее мощная толща глинистых сланцев и парагнейсов, а в верхах - аркозовые песчаники, а также прослои доломитов, в том числе со строматолитами. Возраст прорывающих серию гранитов равен 2.0-1.9 млрд. лет.
Палеопротерозой шовной зоны Кольского и Беломорского блоков (Печенгская и Имадра-Варзугская зоны) близок по строению и составу фанерозойским офиолитовым поясам. Подавляющую часть разрезов составляют эффузивы основного, в меньшей степени среднего и ультраосновного составов. Многим лавам присуще подушечное строение. Среди вулканических покровов встречаются горизонты конгломератов, аркозов и кварцитов, содержащих обломки архейских гнейсов и гранитов. Разрез насыщен интрузивными телами гипербазитов, габбро, габброноритов и анортозитов. Изотопный возраст пород: 1.9-1.8 млрд. лет, возраст метаморфизма: 1.8-1.7 млрд. лет. Описанный комплекс пород слагает серию тектонических пластин надвинутых на север - на Кольские гнейсы.
Палеопротерозойские комплексы Восточно-Карельской шовной зоны расположенной между Карельским и Беломорским блоками в геодинамическом плане связаны с субдукцией и описываются в составе сумийского комплекса. Возраст пород составляет около 2.4 млрд. лет. Комплекс образован двумя типами отложений - обломочными (сариолийская серия) и вулканогенными (тунгутская серия), для которых характерен непрерывный ряд от базальтов до риолитов. Сумий Карельского блока был подвержен складчатости, метаморфизму и прорван плагиогранитами с возрастом ~ 2.0 млрд. лет.
Во внутренних частях архейских блоков с рубежа 2.3 млрд. лет (селецкая складчатость) отмечается появление существенно терригенных осадков протоплатформенного чехла. Разрез этого комплекса представлен тремя толщами: ятулий - кварцевые конгломераты, гравелиты, песчаники, переслаивающиеся с редкими покровами базальтов; суйсарий - глинистые сланцы, филлиты, доломиты с прослоями толеитовых базальтов; вепсий - конгломераты и песчаники с силлами габбро-диабазов.
На Украинском щите к раннему протерозою принадлежит, знаменитая криворожская серия, вмещающая богатые залежи джеспелитовых руд. Она локализуется вдоль Криворожской зоны на границе между Приднепровским и Кировоградским блоками, а также вдоль Орехово-Павлоградской зоны, ограничивающей Приднепровский и Приазовский блоки, образуя узкие приразломные синклинории. Аналогом криворожской серии в пределах Воронежского массива является хорошо известная курская серия. Абсолютный возраст пород соответствует интервалу 2.5-1.8 млрд. лет. Разрез представлен тремя толщами снизу-вверх: существенно обломочная (кварцито-песчаники, конгломераты, филлиты, графитовые сланцы); флишеподобная (ритмичное чередования джеспилитов и кремнистых сланцев); терригенная (конгломераты, гравелиты, кварциты). Мощность достигает 7-8 км, все отложения прорваны гранитами с возрастом от 2.1 до 1.8 млрд. лет.
Авлакогены. Фундамент Восточно-Европейской платформы разбит узкими, глубокими (до 3 км и более) грабенообразными прогибами (авлакогенами) - отмершими лучами древних рифтовых систем. В истории развития платформы намечаются три главные эпохи формировавания авлакогенов: позднепротерозойская, девонская и пермская (грабен Осло).
Докембрийские авлакогены наиболее многочисленны. Они образуют почти прямоугольную сеть северо-восточного и северо-западного направления и разбивают фундамент платформы на серию блоков, примерно отвечающих щитам и погруженным массивам. Самой протяженной (не менее 2000 км) является система грабенов северо-восточной ориентировки, простирающаяся от западного окончания Украинского щита до стыка Тимана с Уралом и состоящая из двух самостоятельных авлакогенов: Оршано-Волыно-Крестцовского на западе и Средне-Русского на востоке. От места их сочленения на юго-восток отходит Пачелмский палеорифт, а на северо-запад менее выраженный - Ладожский. К Средне-Русскому авлакогену почти под прямым углом с севера подходят Кандалакшский и Мезенский грабены. На самом востоке платформы, на Волго-Уральском своде находится Калтасинский авлакоген. В составе комплексов выполняющих грабены преобладают мезопротерозойские и ранненеопротерозойские красноцветные грубообломочные толщи, образовавшиеся за счет размыва близлежащих поднятий. Нередко в основании разреза появляются мощные (до 400 м.) лавовые покровы базальтов, пачки туфов, вулканических брекчий, а также силлы долеритов. Из магматических комплексов характерными являются бимодальные щелочно-ультраосновные серии с карбонатитами. Выше по разрезу вулканогенно-терригенные образования сменяются мелководно-морскими осадками вендского (эдиакарского) возраста, толщи которых переходят из грабенов на смежные блоки фундамента, что указывает на вовлечение в прогибание обширных участков платформы, формирование осадочных бассейнов и как следствие начало накопления платформенного чехла.