Структурные элементы поверхности фундамента и осадочного чехла платформ

Платформы подразделяются прежде всего на крупные площади выходов на поверхность фундамента — щиты и на не менее крупные площади, покрытые чехлом, — плиты.

Щиты занимают территорию с поперечником, нередко превосходящим тысячу километров. На протяжении своей истории они обнаруживают устойчивую тенденцию к поднятию и денудации, хотя временами ненадолго покрывались, полностью или частично, мелким морем: Канадский щит в ордовике — девоне, Балтийский щит в кембрии—силуре, Алданский — в кембрии и т.д. Менее крупные и более длительное время затоплявшиеся морем выступи фундамента обычно именуются массивами, например Анабарский массив Сибирской платформы, Украинский массив Восточно-Европейской платформы и др. Впрочем, Украинский массив нередко также называют щитом.

Щиты легко выделяются в платформах северного ряда, где они со всех сторон окружены чехлом, но значительно труднее в плат формах южного ряда, особенно Африканской и Индостанской, им большей части площади которых фундамент обнажается на поверхности, а чехол, напротив, распространен более ограниченно, и пределах замкнутых впадин. Как отмечалось выше, молодые платформы целиком или почти целиком представляют собой плиты, а щиты или массивы здесь встречаются в виде исключения. Таким образом, плиты — преобладающий элемент строения большей части древних и особенно молодых платформ, покрытый осадочным или осадочно-вулканогенным чехлом изменчивой мощности (см. ниже). В пределах плит различают структурные элементы подчиненного (второго) порядка: антеклизы, синеклизы и авлакогены; последние могут осложнять строение и щитов (например, Овручский авлакоген на северо-западе Украинского щита, авлакоген Нелчер и другие на Канадском щите).

Антеклизы ¹ представляют собой крупные и пологие погребенные поднятия фундамента, в сотни километров в поперечнике. Глубина залегания фундамента и соответственно мощность чехла в их сводовых частях не превышает 1—2 км; разрез чехла обычно изобилует перерывами и сложен сугубо мелководными или континетельными отложениями. Иногда в центре антеклизы имеются относительно небольшие выходы фундамента (Воронежская антеклиза Русской плиты, Оленекская антеклиза в Сибири, антеклизы Бенд и Озарк в Северной Америке). В некоторых случаях антеклизы являются как бы многовершинными. Эти вершины именуются сводами, например Татарский и Токмовский своды Волго-Уральской антеклизы. Антеклизы встречаются и на молодых плитах, например Каракумская антеклиза Туранской плиты.

¹ Термин введен А.Н. Мазаровичем в 1921 г.

² Термин введен А.П. Павловым в 1903 г.

Синеклизы ² — крупные, пологие, почти плоские впадины фундамента с глубиной залегания фундамента до 3—5 км и относительно более полным и глубоководным («мористым») разрезом осадочного чехла (рис. 13.2). Следует иметь в виду, что антеклизы и синеклизы — очень пологие структурные формы: угол наклона слоев обычно составляет менее 1° и не может быть замерен обычным компасом в обнажениях, поэтому эти структуры устанавливаются по смене выходов более древних и более молодых отложений на геологических картах и по данным бурения и сейсморазведки. Синеклизы наблюдаются не только в пределах плит, но иногда и в пределах щитов (например, синеклиза Гудзонова залива на Канадском щите); на гондванских платформах они представляют изолированные впадины, окруженные выходами фундамента (синеклизы Конго, Таудени в Африке, Амазонская в Южной Америке и др.). На платформах северного ряда синеклизы обычно граничат либо с антеклизами, либо с щитами. Типичными являются Московская синеклиза Русской плиты, Амударьинская (Мургабская) синеклиза молодой Туранской плиты.

Существует два особых типа синеклиз. Один из них характеризуется резко повышенной мощностью осадочного чехла (до 10—11 даже 20—25 км) и залеганием чехла непосредственно на фундаменте со скоростями продольных сейсмических волн, типичными для нижнего слоя континентальной коры или для второго слоя океанской коры. Об этих синеклизах уже говорилось выше и высказывалось предположение, что они могут представлять реликты океанских бассейнов подвижных поясов.

Второй особый тип синеклиз — трапповые синеклизы, например Тунгусская Сибирской платформы, Деканская Индостана, Карру Южной Африки, Параны Южной Америки. В их разрезе, особенно в его верхах, залегает мощная платобазальтовая форма, покрывающая площадь более 1 млн км²; с базальтами ассоциируют дайки и силлы основных магматитов. Любопытно, что эти синеклизы в рельефе обычно выражены плоскогорьями — плато Путорана в Сибири, Декан в Индостане, Карру в Южной Африке. Вероятно, это объясняется повышенной мощностью коры, нарастившейся снизу основной магмой.

Рис. 13.2. Геологические разрезы через западную часть Московской синеклизы, по В.Г. Петрову, 1973 (наверху) и Прикаспийскую синеклизу, по В.Л. Соколову, 1970 (внизу), Восточно-Европейская платформа:
1 — отложения верхнего плиоцена; 2 — отложения палеогена, мезозоя и перми-триаса; 3 — соляные штоки и гряды; 4 — подсолевой осадочный комплекс 5—6 — консолидированная кора (5 — «гранитный», 6 — «базальтовый» слои, 7 — верхняя мантия

Подобно тому как антеклизы могут распадаться на несколько сводов, синеклизы могут состоять из нескольких впадин, разделенных сводами или седлами. Несколько таких впадин различают в пределах Тунгусской синеклизы; их нередко считают самостоятельными синеклизами. В Западно-Техасской синеклизе Северо-Американской платформы выделяют впадины Делавер и Мидленд, разделенные «Центральной платформой».

Весьма примечательным типом крупных отрицательных структур платформ являются авлакогены (греч. «авлакос» — борозда т.е. бороздой рожденные), впервые выделенные в 1960 Н.С. Шатским и впоследствии оказавшиеся широко распространенными практически на всех платформах. Авлакогены — это четко линейные грабен-прогибы, протягивающиеся на многие сотни километров при ширине в десятки, иногда более сотни километров, ограниченные разломами (сбросами) и выполненные мощными толщами осадков, а нередко и вулканитов, среди некоторых особенно характерны базальты повышенной щелочности и родственные им породы. Среди осадков типичны соленосные и паралические угленосные формации, которые встречаются и в глубоких синеклизах. Глубина залегания фундамента нередко достигает 10—12 км, а консолидированная кора и литосфера в целом часто утонены, что сопровождается подъемом разуплотненной мантии (астеносферы). Такое глубинное строение характерно для континенентальных рифтов: их древней и погребенной разновидностью — палеорифтами — авлакогены и являются. Присутствие в структуре платформ обнаруживается лишь бурением и (или) сейсморазведкой; именно по данным бурения на Русской плите они и были открыты Н.С. Шатским.

В более поверхностной структуре авлакогены могут быть выражены двояко: либо развитыми над ними синеклизами, либо зонами складчатости чехла. Примером соотношений первого рода может служить Украинская синеклиза, сложенная осадками от верхов нижнего карбона до неогена и перекрывающая Днепрово-Донецкий авлакоген, выполненный отложениями от среднего девона до нижнего карбона включительно. Перерождение авлакогенов, сначала через равновеликие прогибы, в синеклизы представляет обычное явление, и можно утверждать, вслед за Н.С. Шатским, что в основании большей части, если не всех синеклиз (осадочных бассейнов), должны находиться палеорифты - авлакогены. Эта закономерность получила название правила Шатского.

Однако далеко не все авлакогены эволюционировали по пути превращения в синеклизы. Другая их часть подверглась сжатию и превратилась в складчатые зоны разной степени сложности. В одних случаях это сравнительно простые одиночные валы, например Вятский вал над Кировско-Казанским авлакогеном, в других случаях — сложные валы, состоящие из нескольких параллельных цепочек локальных поднятий, в третьих — настоящие интракратонные складчатые зоны довольно сложного строения, с разрывами надвигового типа. Таковы Кельтиберийская зона в Испании, зоны Среднего, Высокого и Сахарского Атласа в Магрибе, Пальмирид в Сирии и др. Во всех этих примерах отрицательные структуры — авлакогены — переродились в положительные — валы, складчатые зоны («плакантиклинории», как их назвал польский геолог Е. Зноско), т.е. произошла, как говорят, тектоническая инверсия.

Внутренняя структура неинверсировавших авлакогенов также бывает разной степени сложности. Помимо главных разрывов, ограничивающих авлакоген, часто наблюдаются параллельные им, причем все эти разрывы обычно относятся к типу листрических сбросов (рис. 13.3). В осевой части широких авлакогенов нередко находятся горстовые поднятия, как, например, Сунтарский горст в Вилюйском авлакогене.

Рис. 13.3. Сейсмогеоло-гический разрез через Припятский авлакоген, Восточно-Европейская платформа. По Р.Г. Гарецкому, С.В. Клушину, 1989:
1 — чехол платформы (рифей—квартер); 2 — клиноформы в низах земной коры и их контуры; 3 — волноводы; 4 — зоны разуплотнения (тектоническая трещиноватость?); 5 — поверхность фундамента; 6 — отражающие площадки; 6 — листрические сбросы; 8 — границы зоны «коро-мантийной смеси»: а — ее кровля (поверхность Мохоровичича, М), б — подошва

Для многих авлакогенов, например упоминавшихся Днепровско-Донецкого и Кировско-Казанского, характерно двухфазное paзвитие. Первоначально они возникли в рифее, но затем, после довольно длительного денудационного интервала, возродились в середине девона.

Выше уже упоминались валы представляющие платформенные структуры низшего порядка, обычно развитые либо над осевыми частями авлакогенов, либо в их бортах, над граничными и другими разрывами. Валы представляют собой пологие линнейные поднятия протяженностью несколько десятков километров. Как правило, они состоят из одного или нескольких рядов более мелких антиклинальных структур, которые геологи-нефтяники именуют локальными поднятиями. Н.С. Шатский предложил называть их плакантиклиналями, т.е. плоскими антиклиналями, но этот термин не привился. Действительно, в подавляющем большинстве случаев это очень пологие формы, высотой не более первых сотен, а часто только десятков метров. Но встречаются и более резко выраженные структуры, с наклоном крыльев до первых десятков градусов, притом асимметричные, например складки Саратовского Поволжья или Нижнего Приангарья.

Дислокации платформенного чехла могут иметь различное происхождение. По-видимому, основная их часть, и притом наиболее интенсивно выраженная, связана с тангенциальным сжатием, исходящим от смежных орогенов. Такое сжатие может распространяться на сотни километров от фронта орогена, вызывая инверсию авлакогенов, образование надвигов (Северо-Донецкий, Жигулевский надвиги Русской плиты, надвиги запада Туранской плиты) и складок. Существование горизонтального сжатия в теле платформ, направленного от орогенов, установлено в Северной Африке и Западной Европе. Образование платформенных складок за счет этого сжатия облегчается в случае присутствия среди пород осадочного чехла соленосной толщи или глинистых пачек (Рис. 13.4). Очень показателен в этом смысле пример Ангаро-Ленской зоны дислокаций на юге Сибирской платформы, где соль имеет кембрийский возраст, или Юрских гор в Западной Европе с соленосным триасом в основании разреза. Соленосные девон, пермь, триас во многом обусловили и сложное строение интракратонных складчатых зон, возникших над авлакогенами.

Рис. 13.4. Геологический профиль одного из участков Ангаро-Ленской зоны дислокаций, Сибирская платформа. По А.Э. Конторовичу, 1994:
1—4 — осадочные породы: соли (1), терригенные (2), терригенно-карбонатные (3), карбонатные (4); 5 — силлы долеритов; 6 — кристаллический фундамент; 7 — разрывы

Но далеко не вся платформенная складчатость может быть отнесена к наведенной складчатости тангенциального сжатия. В некорторых частях платформ, удаленных от орогенов, распространены складки, не связанные непосредственно с авлакогенами и не обладающие простиранием, параллельным фронту ближайшего орогена, или вообще не отличающиеся сколько-нибудь однообразной ориентировкой. Подобные складки скорее всего связаны с подвижками блоков фундамента по разломам: они могут быть надразломными, надблоковыми (рис. 13.5), поэтому и получили названиe отраженных. Но в чем причина перемещения блоков фундамента? Этот вопрос нельзя считать решенным. Возможно, что такой причиной является общее охлаждение и неравномерное опускание фундамента, а возможно, что, напротив, разогрев в периоды активизации платформы (см. ниже).

Этими двумя типами дислокаций — наведенным и отраженным — не исчерпывается разнообразие платформенных складок. В авлакогенах и глубоких синеклизах с мощными соленосными толщамии широко распространены соляные диапиры — купола и валы (Днепровско-Донецкий авлакоген, Прикаспийская, Среднеевропейская, Мексиканская синеклизы и др.)- В верхней части осадочного чехла достаточно часто встречаются складки экзогенного происхождения — уплотнения (над рифами, песчаными линзами), выпирания (в речных долинах), гляциодислокации и др.

Рис. 13.5. Отраженные складки в низах платформенного чехла Западной Сибири, Алясовская площадь. По В.Н. Марковичу и М. И. Козловой:
1 — фундамент; 2 — продуктивный березовский горизонт верхней юры; 3 — аргиллиты верхней юры — валанжина; 4 — песчано-глинистые отложения валанжина—готерива; 5 — глинистые отложения готерива—баррема; 6 — разрывные нарушения

Помимо щитов и плит в структуре платформ, по предложению Е. В. Павловского, нередко различают третий элемент того же первого порядка — зоны перикратонных опусканий. Такие зоны наиболее четко выделяются между щитами и орогенами или их передовыми прогибами; в Северной Америке это зона Великих равнин между Канадским щитом и Скалистыми горами, в Южной Америке — зона между Гвианским и Западно-Бразильским щитами, с одной стороны, и Андами — с другой. На Восточно-Европейской платформе с известной долей условности, связанной с неопределенностью границы с усской плитой, подобной зоной можно считать Волго-Уральскую область и, с большей уверенностью, южный, причерноморский, склон Украинского щита и западный склон того же щита и Белорусской антеклизы — Вислянско(Балтийско)-Днестровскую зону. На Сибирской платформе Е.В. Павловский выделил в качестве тектонотипа «перикратонного прогиба» Ангаро-Ленскую зону.

Зоны перикратонных опусканий характеризуются пологим моноклинальным или ступенчато-моноклинальным погружением фундамента в сторону смежных подвижных поясов. По существу они представляют наиболее внутренний, проксимальный, элемент пассивных континентальных окраин и отвечают внутреннему шельфу, отличаясь обычно повышенной мощностью (до 10—12 км) и более открыто-морским составом осадков по сравнению со смежными плитами, хотя встречаются и паралические и лагунные формации. Их внешняя граница практически проводится либо по появлению моласс передового прогиба, наложенного, как правило, на продолжение той же зоны перикратонных опусканий, либо практически вдоль фронта интенсивных деформаций сложного орогена, в последнем случае эта граница может не совпадать с линией заметных изменений фаций и мощностей отложений, либо носит вторичный характер.