Строение фундамента платформы

Архейские и частично нижнепротерозойские отложения, слагающие фундамент Восточно-Европейской платформы, представляют собой толщи первичноосадочных, вулканогенно-осадочных и вулканогенных пород, метаморфизованных в различной степени. Архейские образования характеризуются очень энергичной и специфической складчатостью, связанной с пластическим течением материала при высоких давлениях и температурах. Часто наблюдаются такие структуры, как гнейсовые купола, впервые выделенные П. Эскола в северном Приладожье. Фундамент платформы обнажается только на Балтийском и Украинском щитах, а на остальном пространстве, особенно в пределах крупных антеклиз, он вскрыт скважинами и хорошо изучен геофизически. Для расчленения пород фундамента важны данные определения абсолютного возраста.

В пределах Восточно-Европейской платформы известны древнейшие породы с возрастом до 3,5 млрд. лет и более, образующие крупные блоки в фундаменте, которые обрамлены более молодыми складчатыми зонами позднеархейского и раннепротерозойского возраста.

Выходы фундамента на поверхность. Поверхность Балтийского щита резко расчленена (до 0,4 км), но обнаженность из-за покрова четвертичных ледниковых отложений все же слабая. Изучение докембрия Балтийского щита связано с именами А. А. Полканова, Н. Г. Судовикова, Б. М. Куплетского, К. О. Кратца, С. А. Соколова, М. А. Гиляровой, шведского геолога Н. X. Магнуссона, финских — В. Рамсея, П. Эскола, А. Симонена, М. Хярме и многих других. В последнее время опубликованы работы А. П. Светова, К. О. Кратца, К. И. Хейсканена. Украинский щит перекрыт кайнозойскими отложениями и обнажен гораздо хуже Балтийского. Докембрий Украинского щита изучался Н. П. Семененко, Г. И. Каляевым, Н. П. Щербаком, М. Г. Распоповой и другими. В настоящее время произведен существенный пересмотр данных о геологическом строении Балтийского и Украинского щитов и закрытых территорий Русской плиты.

Архейские образования. На Балтийском щите в Карелии и на Кольском полуострове выходят на поверхность древнейшие отложения, представленные гнейсами и гранулитами с возрастом (явно радиометрически омоложенным) 2,8—3,14 млрд. лет. По-видимому, эти толщи слагают фундамент так называемых беломорид, образующих в Карелии и на юге Кольского полустрова зону северо-западного простирания, а на севере полуострова — Мурманский массив. Беломориды в составе керетской, хетоламбинской и лоухской свит в Карелии и тундровой и лебяжинской на Кольском полуострове представлены различными гнейсами, в том числе и глиноземистыми (лоухская свита), амфиболитами, пироксеновыми и амфиболовыми кристаллическими сланцами, диопсидовыми кальцифирами, коматиитами, друзитами и другими первичноосадочными и вулканогенными породами основного и ультраосновного состава с многочисленными интрузиями разной формы. Высокометаморфизованные толщи образуют гнейсовые купола, впервые описанные П. Эскола около Сортовалы, с пологим, почти горизонтальным залеганием отложений в сводовой части и сложной складчатостью по краям. Возникновение таких структурных форм возможно лишь на больших глубинах в условиях высоких температур и давлений, когда вещество приобретает способность к пластическим деформациям и течению. Может быть, гнейсовые купола "всплывают" подобно соляным диапирам. Значения абсолютного возраста для беломорид не опускаются древнее 2,4—2,7 млрд. лет. Однако эти данные, несомненно, дают слишком молодой возраст пород.

На нижнеархейских отложениях беломорид в Карелии залегает толща позднеархейского возраста (лопий), представленная ультраосновными (коматиитами со структурой спинифекс), основными и реже средними и кислыми вулканическими породами, вмещающими массивы гипербазитов и плагиогранитов. Взаимоотношение этих протогеосинклинальных отложений мощностью более 4 км с комплексом основания не совсем ясно. Предполагавшиеся конгломераты в основании лопия скорее всего являются бластомилонитами. Формирование этих типично зеленокаменных отложений закончилось ребольской складчатостью на рубеже 2,6—2,7 млрд. лет.

Аналогом лопия на Кольском полуострове являются парагнейсы и высокоглиноземистые сланцы кейвской серии, а также различно метаморфизованные породы тундровой серии (на юго-востоке), хотя не исключено, что последние являются продуктами диафтореза более древних отложений.

На Украинском щите широко распространены древнейшие архейские комплексы пород, слагающие четыре крупных блока, отделенные разломами от нижнепротерозойских сланцево-железорудных толщ, слагающих узкие приразломные синклинорные зоны. Волыно-Подольский, Белоцерковский, Кировоградский, Днепровский и Приазовский блоки (с запада на восток) сложены разнообразными архейскими толщами, причем Белоцерковский и Днепровский блоки — это амфиболиты, метабазиты, джеспилиты конкско-верховецкой, белозерской серии, т. е. породы первичноосновного состава, метаморфизованные в условиях амфиболитовой, иногда гранулитовой фации и напоминающие отложения лопия Балтийского щита. Остальные блоки сложены в основном верхнеархейскими гранито-гнейсами, гранитами, мигматитами, гнейсами, анатектитами — в целом кислыми породами, кое-где с реликтами древнего основания.

На Воронежской антеклизе древнейшими породами, аналогами беломорид и днеприд, являются гнейсы и гранито-гнейсы обоянской серии. На них залегают метабазиты Михайловской серии, по-видимому, одновозрастной лопию и метабазитам приднепровской серии (табл. 2).

Нижнепротерозойские образования относительно слабо развиты в фундаменте платформы, в том числе и на щитах, и резко отличаются от древнейших архейских толщ, слагая линейные складчатые зоны либо изометричные прогибы. На Балтийском щите выше архейских комплексов с явным несогласием залегают толщи сумия и сариолия. Сумийские отложения ближе к орогенным формациям и представлены терригенными породами и метабазитами, тесно связанными с расположенными выше сариолийскими конгломератами, которые частично могут замещать толщи сумия. В последнее время выше лопия и ниже сумия К. И. Хейсканеным выделяется толща суомия, сложенная кварцитами, карбонатами, кремнистыми и амфиболовыми сланцами и апо-базальтовыми амфиболитами, занимающая стратиграфический интервал 2,6—2,7 — 2,0—2,1 млрд. лет, соответствующая сортавальской серии северного Приладожья и "морскому ятулию" Финляндии. По-видимому, сюда же относятся флишоидные отложения ладожской серии, залегающие выше сортавальской.

Сумийско-сариолийский комплекс — это существенно вулканогенная толща с конгломератами в верхней части, мощность ее до 2,5 км. Преобладающие первично базальтовые, андезито-базальтовые и реже более кислые вулканиты приурочены к грабенам, осложнявшим, по данным А. П. Светова, крупное сводовое поднятие. Конгломераты сариолия тесно связаны со структурами сумия, причем последние в северной Карелии прорываются К—Na-гранитами.

После слабых фаз селецкой складчатости, происходившей на рубеже 2,3 млрд. лет, район современного Балтийского щита вступает в

Таблица 2

Схема расчленения образований фундамента Восточно-Европейской платформы

новый этап своего развития, уже напоминающий платформенный. Накоплению сравнительно маломощных толщ ятулия, суйсария и вепсия предшествовало формирование коры выветривания. Ятулий представлен кварцевыми конгломератами, гравелитами, песчаниками, кварцитами со следами ряби и трещин усыхания. Осадочные континентальные породы переслаиваются с покровами базальтов. Отложения суйсария слагаются в низах глинистыми сланцами, филлитами, шунгитами, доломитами; в средней части — покровами оливиновых и толеитовых базальтов, пикритов, а в верхах — снова преобладают песчаники и туфосланцы. Еще выше располагаются конгломераты и полимиктовые песчаники вепсия с силлами габбро-диабазов (1,1 —1,8 млрд. лет). Общая мощность всех этих отложений составляет 1—1,2 км, и все они,, залегающие почти горизонтально, прорываются гранитами рапакиви (1,67 млрд. лет).

Рис. 4. Принципиальная схема соотношений главных комплексов докембрийских (дорифейских) образований на Балтийском щите (в Карелии):

1 — протоплатформенный комплекс (ятулий, суйсарий, велсий) PR₁²; 2 — протоорогенный комплекс (сумий, сариолий) PR₁¹; 3 — протогеосинклинальный комплекс (лопий, суомий?) AR₁²; 4 — комплекс основания (беломориды и более древние) AR₁¹

Таким образом, в Карелии устанавливается довольно определенная последовательность дорифейских комплексов пород (рис. 4). Комплекс основания представлен серыми гнейсами и ультраметаморфическими толщами беломорид (нижний архей). Выше располагается зеленокаменный протогеосинклинальный лопийский комплекс (верхний архей), который с несогласием перекрывается проторогенной толщей сумия — сариолия и протоплатформенными отложениями ятулия, суйсария и вепсия. Намечается картина, близкая к фанерозойским геосинклиналям, но очень сильно растянутая во времени.

Нижнепротерозойские образования на Кольском полуострове представлены имандра-варзугской и печенгской зеленокаменными метабазитовыми сериями с корой выветривания в основании, слагающими узкие (5—15 км) приразломные прогибы, заключенные между архейскими блоками на севере и на юге, хотя не исключено, что северный Мурманский блок является мощной (1 км) аллохтонной пластиной, надвинутой с севера на более молодые образования. Отложения были дислоцированы в конце раннего протерозоя.

На Украинском щите нижний протерозой — это знаменитая криворожская серия, образующая узкие, наложенные на архейские комплексы приразломные синклинории, шириной в 10—50 км. Криворожская серия подразделяется на нижнюю терригенную толщу

Рис. 5. Геологический профиль рудной полосы Яковлевского месторождения, Воронежская антеклиза (по С. И. Чайкину):

1 — аллиты и переотложенные руды; 2 — мартитовые и железнослюдковые руды; 3 — гидрогематит-мартитовые руды; 4 — железнослюдково-мартитовые кварциты; 5 — гидрогематит-мартитовые железистые кварциты с прослоями сланцев; 6 — конгломераты: 7 — филлиты подрудной сланцевой свиты; 8 — надрудные филлиты; 9 — филлиты тонкополосчатые; 10 — разломы

(кварцито-песчаники, конгломераты, филлиты, графитовые сланцы); среднюю — железорудную, состоящую из ритмично чередующихся джеспилитов и сланцев, напоминающих флиш; верхнюю — в основном терригенную (конгломераты, гравелиты, кварциты). Общая мощность серии до 7—8 км, ее отложения прорываются гранитами с возрастом 2,1—1,8 млрд. лет.

Аналогом описанных образований на Воронежской антеклизе являются отложения также трехчленной курской серии с железорудной толщей в средней части, образующей узкие синклинорные зоны, ориентированные в меридиональном направлении и хорошо прослеживающиеся в магнитном аномальном поле (рис. 5). На востоке Воронежской антеклизы залегают более молодые терригенные и метабазитовые отложения воронцовской и лосевской серий, в составе которых есть обломки джеспилитов и большое количество стратиформных интрузий гипербазитов (мамоновский комплекс), с медноникелево-сульфидным оруденением.

Формирование рассмотренных выше верхнеархейских и нижнепротерозойских толщ повсеместно сопровождалось неоднократным внедрением сложных многофазных интрузий от ультраосновных до кислых, во многих местах занимающих практически все пространство, так что вмещающие породы остаются лишь в виде реликтов кровли интрузивов.

Закрытые участки платформы. Древнейшие архейские образования, метаморфизованные в гранулитовой и амфиболитовой фациях, слагают крупные массивы и блоки и характеризуются широко развитыми гнейсовыми куполами, обладающими мозаичными, отрицательными, малоамплитудными аномальными магнитными полями, благодаря этому они могут быть прослежены под чехлом Русской плиты. Особенно хорошо выделяется Двинский массив, являющийся продолжением Беломорского; Прикаспийский и ряд массивов в пределах Волго-Уральской антеклизы (рис. б). Такие же древние массивы выделяются и в западной половине плиты. Позднеархейские (лопийские) и, по-видимому, гораздо реже иижнепротерозойские образования, метаморфизованные в амфиболитовой и в фациях более низких ступеней, характеризуются линейными, знакопеременными магнитными аномалиями, как бы "облекающими" и огибающими древнейшие архейские массивы. Особенно четко прослеживаются в магнитном поле нижнепротерозойские железорудные толщи. Интерпретация геофизических данных подкрепляется огромным числом буровых скважин и радиогеохронологическими определениями, по которым центр виргации этих протогеосинклинальных зон находится около Москвы и далее они расходятся к северу и югу, образуя выпуклые к востоку дуги. "Платформенное" аномальное магнитное поле трассируется на восток под зоной Западного склона Урала, вплоть до зоны Уралтау, что свидетельствует о заложении западной части Уральской геосинклинали на глубоко погруженном платформенном основании.

Рис. 6. Схема внутреннего строения фундамента Восточно-Европейской платформы (по С. В. Богдановой и Т. А. Лапинской, с дополнениями):

1 — древнейшие массивы, сложенные раннеархейскими образованиями (беломориды и их основание); 2 — области преимущественно позднеархейской и раннепротерозойской складчатостей; 3— байкалиды; 4 — каледониды; 5 — герциниды; 6 — крупнейшие разломы; 7 — надвиги

А. А. Богданов в 1967 г. показал, что западные части Восточно-Европейской платформы на рубеже раннего и позднего протерозоя подверглись дроблению и магматической переработке. Последнее выразилось в формировании крупных массивов гранитов рапакиви (Выборгский, Рижский, ряд интрузивов на западе Украинского щита и другие). Такое тектоно-магматическое "омоложение" иногда довольно далеко проникает к востоку и там затухает. Все это отличает западные районы фундамента платформы от восточных. В. Е. Хаин отметил, что наиболее сильной переработке подверглись на платформе участки фундамента, ныне располагающиеся под Русской плитой, т. е. там, где в рифее развивались авлакогены, в то время как щиты и будущие антеклизы такое омоложение испытали в гораздо меньшей степени. В последнее время начинает выясняться довольно большая роль глубинных надвигов, возможно даже покровов, в структуре фундамента платформы. Примером тому служит упоминавшийся Мурманский блок архейских пород, надвинутый в виде мощной пластины с севера.

Крупные глубинные разломы в фундаменте прослеживаются по данным ГСЗ ниже поверхности М и хорошо отображаются градиентными ступенями в гравитационном поле.

Выводы. Обзор строения фундамента Восточно-Европейской платформы показывает сложность его внутренней структуры, которая определяется "скелетом" из раннеархейских гетерогенных блоков, огибаемых сравнительно узкими и протяженными зонами в основном позднеархейской и гораздо реже раннепротерозойской складчатостей. Эти зоны, образуя складчатые системы, хотя и различаются между собой по ряду признаков, но имеют много общего в характере развития, в типе вулканогенных и осадочных толщ, в структурах. Процессы, "спаявшие" все архейские массивы, вызвали переработку последних, образование в них полиметаморфических комплексов и диафторитов. На рубеже раннего и позднего протерозоя западные районы Русской плиты подверглись дроблению и внедрению гранитов рапакиви, а на западе Балтийского щита, в Швеции, проявлялся мощный кислый игнимбритовый вулканизм.