Высшее профессиона льное образов ание Н. В. Короновский ГЕОЛОГИЯ РОССИИ И СОПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕРРИТОРИЙ учебник Рекомендовано Учебно-методическим объединением по классическому университетскому образованию в качестве учебника для студентов, обучающихся по направлению «Геология» УДК 55:001.12/.18(075.8) ББК 26.3я73 К684 Р е ц е н з е н т ы: проф. В. М. Ненахов (кафедра общей геологии и геодинамики Воронежского государственного университета); проф. В. Н. Староверов (зав. кафедрой общей геологии и полезных ископаемых Саратовского государственного университета) Короновский Н. В. Геология России и сопредельных территорий : учебник для студ. учреж­ дений высш. проф. образования / Н.В.Короновский. — М. : Изда­тельский центр «Академия», 2011. — 240 с., [24] с. цв. ил. : ил. ISBN 978-5-7696-7435-1 К684 Учебник создан в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом по направлению бакалавриата «Геология». Учебник содержит описание геологического строения всех главных структурных эле­ ментов, включая тектоническое районирование, историю геологического развития, раз­ мещение и геологическую приуроченность основных месторождений полезных ископа­ емых. Все описание основано на современной геологической теории и содержит новей­ шие материалы, полученные в последние десятилетия. Для студентов учреждений высшего профессионального образования. УДК 55:001.12/.18(075.8) ББК 26.3я73 Оригинал-макет данного издания является собственностью Издательского центра «Академия», и его воспроизведение любым способом без согласия правообладателя запрещается ISBN 978-5-7696-7435-1 © Короновский Н. В., 2011 © Образовательно-издательский центр «Академия», 2011 © Оформление. Издательский центр «Академия», 2011 Предисловие Территория России занимает 1/5 часть всей мировой суши, в пределах которой встречаются почти все основные типы структурных элементов земной коры: древние и молодые платформы, разновозрастные складчатые пояса, области, системы и террейны, пассивные и активные окраины континентов с островными дугами и краевыми морями. Естественно, что всем геологам, независимо от их профилизации, необходимо знать хотя бы основы геологического строения своей страны. Предметом региональной геологии является изучение всех аспектов геологиче­ ского строения любого региона и представление о его оценке с позиций достижений современной геологической науки и с точки зрения перспектив месторождений разнообразных полезных ископаемых. Главная задача региональной геологии состоит в систематическом, хотя и кратком описании геологического строения тектонической структуры отдельных регионов России и сопредельных с ней территорий для выявления черт сходства и различия между ними и эволюции геологического развития. Курс «Геология России» продолжает курсы «Общая и историческая геология», «Структурная геология и геологическое картирование», «Геофизика», «Петрология», «Литология», «Палеонтология», «Полезные ископаемые», «Геотекто­ника и геоди­ намика», «Геоморфология». Изучив названный курс, у студентов появляется воз­ можность и необходимость активно применить все знания, накоп­ленные ранее. Обязательным требованием при изучении региональной геологии России и сопредельных территорий является знание географии, так как геологическое строение регионов находит прямое выражение в рельефе. Необходимо также уметь ориентироваться в различных разномасштабных геологических и тектонических картах, в современных геофизических материалах, особенно в МОВ ОГТ и НСП. Студентам необходимо изучать не только учебник и слушать лекции, но и читать рекомендованную дополнительную литературу по геологии и тектонике разных регионов. Изложить такой огромный и все время изменяющийся благодаря поступлению новых данных геологический материал — задача трудная. Автор, учитывая материал своих предыдущих учебников по региональной геологии СССР 1976 и 1984 гг. издания, стремился дать сведения для студентов бакалавров в максимально сжатой форме, уделяя особое внимание выделению основных структурных элементов, их геодинамической позиции и размещению месторождений полезных ископае­мых. Для лучшего усвоения геологии в учебнике приводятся цветные схемы основных структур всех главных складчатых поясов, платформ и плит. Другие иллюстрации даны в минимально необходимом количестве и только те, которые частично заменяют текст. Автор выражает глубокую благодарность Г. В. Брянцевой, помогавшей в работе над рукописью, а также О. В. Анисимовой и Г. А. Лазаревой за подготовку цветных иллюстраций. Гл а в а 1 Тектоническое районирование России и сопредельных территорий 1.1. Основные принципы тектонического районирования Основными структурными элементами земной коры являются континенты и океаны, обладающие принципиальным различием в строении коры, так как океанская кора лишена гранитно-метаморфического слоя и образовалась в результате раскола континентов. В пределах континентов выделяются древние платформы, превышающие несколько миллионов квадратных километров и обладающие четко выраженным двухъярусным строением. Нижний этаж представлен докембрийскими, в основном допозднепротерозойскими (дорифейскими) метаморфизованными породами, а также магматическими породами, преимущественно различными гранитами. На этом фундаменте резко несогласно и очень полого залегает верхний структурный этаж, сложенный осадочными и местами вулканогенными породами с интрузив­ ными телами. Мощность верхнего этажа — неметаморфизованных пород — в среднем составляет 3 — 4 км, достигая местами и более 20 км. Мощность континен­ тальной земной коры — 35 — 45 км. Между фундаментом и плащеобразным чехлом располагается нижний подэтаж платформенного чехла, залегающий в рифтах (авлакогенах), рассекающих кристаллический фундамент. Древние докембрийские платформы разделяются либо обрамляются складча­ ты­ми поясами, формирование которых началось в середине позднего протерозоя, примерно 1 млрд лет назад или несколько раньше (цв. вкл. рис. 1). Все известные складчатые пояса образовались на месте древних океанических бассейнов разного размера, местами разделенных микроконтинентами — блоками докембрийских метамор­фических пород. Свидетельством былого существования океанических бассейнов являются офиолитовые сутуры в складчатых поясах. Последние су­ще­ ст­вуют в возрастном интервале одного или двух циклов Бертрана — 150 — 200 млн лет. Строение складчатых поясов сложно и неоднородно, поэтому внутри них кроме микроконтинентов выделяются определенные складчатые области и системы, отличающиеся своей историей развития и комплексами отложений. Термины «система» и «область» практически синонимы, но последний применяется для выделения некоторой более или менее изометричной территории, тогда как «система», как, впрочем, и «зона», чаще употребляется для обозначения линейновытянутых структур. Следует учитывать, что в геологическом прошлом древние платформы рас­полагались совсем в других широтах, а не в том месте, где мы их наблюдаем сейчас. Докембрийские крупные массивы могли дробиться, а между 4 их обломками — микроконтинентами — располагались бассейны различного размера с корой океанического типа. Перемещение микроконтинентов и кратонов приводило к их коллизии, закрытию бассейнов, от которых часто оставались только швы — сутуры и офиолиты аллохтонно «выплескивались» на микро­кон­ тиненты. Большие пространства складчатых поясов превращены в молодые плиты, в которых разновозрастный фундамент, обычно эпипалеозойский, несогласно перекрывается осадочным чехлом горизонтально залегающих осадочных мезозой­ ских и кайнозойских отложений. Эволюция складчатых поясов чаще всего заканчивается складчатостью и орогенезом. Возникшие горные сооружения постепенно разрушаются и пенепленизируются. Однако после некоторого перерыва в ряде поясов, уже прошедших разрушение горного рельефа, наступала активизация тектонических движений и они превра­щ ались в высокие, как бы возрожденные, горные сооружения. Нужно подчеркнуть, что для восточной части России, для ВерхояноЧукотской и Корякской складчатых областей наиболее пригоден террейновый анализ, так как в этом регионе в мезозое и кайнозое происходило наращивание, аккреция континентальной коры путем присоединения разных террейнов, до аккреции находившихся в других координатах. Под террейном понимается какойлибо блок, обладающий присущими только ему структурно-фациальными особенностями и ограниченный разломами. Кратко изложенные принципы выделения главных структурных элементов земной коры не исчерпывают их разнообразие и более детально будут рассмотрены при описании геологии отдельных регионов. 1.2. Тектоническое районирование Главные критерии, положенные в основу тектонического районирования рассматриваемой территории, были изложены выше. На территории России выделяются две древние платформы — Восточно-Европейская платформа, имеющая допозднепротерозойский возраст, и Сибирская платформа — дораннепротерозойского возраста (цв. вкл., рис. 2). Восточно-Европейская платформа является тектонотипом подобных структур с однозначно очерченными границами и хорошо изучена. На ней пробурены тысячи скважин, в том числе самая глубокая скважина в мире, разными методами проведены детальные геофизические исследования, позволившие хорошо выявить внутреннюю структуру фундамента. Сибирская, в основном эпиархейская древняя платформа, изучена хуже, чем Восточно-Европейская, особенно по структуре фундамента и в не­ которых местах ее границы трактуются неоднозначно. Между двумя древними докембрийскими платформами располагается меж­ континентальный Урало-Охотский (Урало-Монгольский) складчатый пояс, с юга ограниченный Таримской и Китайской древними платформами. Складчатый пояс имеет дугообразную форму и обращен изгибом к юго-западу. Его мери­ диональная часть иногда называется Урало-Сибирской, а широтная — ЦентральноАзиатской частями пояса или даже самостоятельными поясами. Урало-Охотский пояс возник в середине позднего протерозоя в процессе распада (раздробления) суперконтинента Родиния, в составе которого были все современные древние 5 докембрийские платформы, однако находились они в то время совсем в других координатах, нежели находятся сейчас. Деструкция единого суперконтинента выражена в резком срезании структур фундамента Восточно-Европейской и Сибирской платформ простираниями областей и систем складчатого пояса, возникших сначала за счет образования, а потом и замыкания бассейнов с корой океанического типа, разделявшихся континентальными блоками и в дальнейшем спаянными вулканическими и невулканическими островными дугами, сталки­ вающихся с микроконтинентами либо между собой. В пределах Урало-Охотского пояса эти процессы протекали не одновременно, создав складчатые области и системы, а в их пределах еще более мелкие структуры, например террейны или структурно-фациальные зоны. Существование бассейнов с корой океанического типа подтверждается широко развитыми сутурами офиолитов и офиолитового меланжа. В Урало-Охотском поясе выделяются складчатые структуры байкальского, салаирского, каледонского, герцинского, киммерийского и альпийского возрастов. В северо-западном углу европейской части России располагается эпибайкальская Тимано-Печорская плита, а по юго-западному краю Сибирской платформы Енисее-Восточно-Саяно-Байкальская область в широком смысле байкальской складчатости. Западнее располагается обширная область Алтае-Саянской палеозойской складчатости — салаирской, каледонской и герцинской. В южной части Урало-Охотского пояса находятся каледонские складчатые области Казахского нагорья и Северного Тянь-Шаня и герцинские области — Джунгаро-Балхашская и Южного Тянь-Шаня. Каледоно-герцинский Срединный Тянь-Шань располагается севернее Южного Тянь-Шаня. Самая восточная часть пояса представлена узкой Монголо-Охотской в целом мезозойской складчато-покровной системой, выходящей к Охотскому морю в районе Шантарских островов и зажатой между Северо-Азиатским континентом на севере и Аргунским и Буреинским докембрийскими микроконтинентами на юге. Значительную северную часть пояса занимает Западно-Сибирская эпипа­ леозойская плита, в которой под чехлом мезозойских и кайнозойских отложений погребены разновозрастные складчатые области и древние микроконтиненты. Более подробно тектоническое районирование Урало-Охотского складчатого пояса будет рассмотрено в гл. 6. Средиземноморский, или Альпийско-Гималайский, складчатый пояс попа­ дает в рассматриваемую территорию своей небольшой северной частью и только в пределах Кавказского пересечения мы встречаем его внутренние части. В составе пояса выделяются Скифская эпипалеозойская плита и восточнее южная часть такой же по возрасту Туранской плиты, в пределах которых имеются блоки (микроконтиненты) позднепротерозойской консолидации. Южнее эпипалеозойских плит в Средиземноморском поясе располагаются альпийские горно-складчатые области Восточных Карпат, Крыма, Кавказа, Копетдага и Памира, испытавшие орогенез в позднем кайнозое. Сюда же попадают глубоководные впадины Черного моря и Южного Каспия. На востоке России располагается северо-западная часть Тихоокеанского складчатого подвижного пояса, который обрамляет весь Тихий океан и относится к окраинно-континентальным поясам, активное развитие его продол­ жа­ется и в наши дни. Внутренняя часть этого пояса, обращенная к океану, состоит 6 Эра Эон Мезозойская Периоды, нижняя граница, млн лет Основные эпохи складчатости Четвертичный 1,8 Неогеновый Альпийская 23 ± 1 Палеогеновый 65 Меловой 145 ± 3 Юрский 210 ± 1 Ларамийская Позднекиммерийская Раннекиммерийская Триасовый 251 ± 3 Пермский 295 ± 5 Палеозойская Фанерозой Кайнозойская Акротема Т а б л и ц а 1. Стратиграфическая шкала Каменноугольный 360 Девонский 418 ± 2 Герцинская Каледонская Силурийский 443 ± 2 Ордовикский 490 ± 2 Поздний Рифей Вендский 600 1 650 Салаирская Байкальская Гренвильская Селецкая Ранний 2 500 Поздний Ребольская Беломорская Для Балтийского щита Архейская Протерозойская Кембрийский 535 ± 1 3 150 Ранний 7 из коллажа террейнов — субдукционных вулканических дуг и аккреционных призм. Восточнее Сибирской платформы находится огромная Верхояно-Чукотская область мезозойской (в широком смысле) складчатости, подразделяющаяся на Верхоянский пояс (систему), структуры так называемой Колымской петли, и Новосибирско-Чукотскую систему, располагающуюся на крайнем северовостоке. Верхояно-Чукотскую область отделяет от Корякско-Камчатской области позднемеловой Охотско-Чукотский вулкано-плутонический пояс, простирающийся вдоль побережья Охотского моря на 3 000 км и далее просле­ живаемый уже на востоке Сихотэ-Алиньской кайнозойской покровно-склад­ чатой системы. Восточно-Камчатско-Курильская позднекайнозойская складчатая система ограничивает с востока акваторию Охотского моря, на юго-западе которой находится кайнозойская Сахалинская складчатая об­ ласть. Таким образом, Россия и сопредельные территории обладают сложным геологическим строением, в котором присутствуют древние докембрийские платформы, более молодые плиты, различные складчатые области, системы и пояса. В табл. 1 приведена стратиграфическая шкала и показано возрастное положение основных эпох складчатости.