История формирования чехла Русской плиты

К рифею тепловой поток в пределах платформы значительно снизился и напряженный тектонический режим сменился спокойным. В рифее главную роль приобрели глыбовые движения фундамента по разломам. В это время в условиях растягивающих усилий начали формироваться узкие грабенообразные прогибы – авлакогены, развитие которых в субплатформенном режиме продолжалось вплоть до середины венда. Внутриплатформенные глыбовые поднятия, разрушаясь, давали большое количество терригенного материала, сносимого в прогибы. Кроме мелководных обломочных сероцветных и красноцветных осадков, в авлакогенах накапливались прослои известняков и доломитов. В разрезах присутствуют также лавы и пирокластический материал. Мощность отложений рифея в авлакогенах достигает 9 км.

В центральных частях Русской плиты рифейско-вендские отложения образуют три структурных яруса, разделенных перерывами в осадконакоплении. В вендское время рифейские авлакогены значительно расширились за счет растяжения коры и площадь платформы увеличилась.

Позднее, в результате проявления байкальского орогененза, в межавлакогенных поднятиях интенсивно размывались протерозойские и даже архейские толщи. Воздымающиеся горные системы, граничащие с платформой, стали центрами оледенения (лапландское оледенение), поэтому в конце венда прогибы заполнялись тиллитами и ленточными глинами. Вендские отложения, содержащие тиллиты, известны также в сариолийской и ладожской сериях Балтийского щита. В послеледниковое время в разрезе авлакогенов снова появились вулканиты. Состав их варьирует от базальтового до трахилипаритового.

Залегание осадков рифея и венда всюду горизонтальное. Они лишены следов регионального метаморфизма.

В конце рифея в подвижных областях, обрамляющих платформу, растягивающие усилия сменились сжатием, складчатостью и орогенезом (байкалиды Урала, Тимано-Печорской области). Рифейские авлакогены прекратили свое развитие. С этого времени Русская платформа вступила в плитную стадию развития, в связи с ее устойчивым погружением втечение всего фанерозоя. На смену мегакомплекса авлакогенов стал развиваться плитный мегакомплекс в типичных платформенных структурах – синеклизах и антеклизах. На северо-западе втечение всей остальной геологической истории выделялся устойчивым поднятием Балтийский щит.

Формации плитного мегакомплекса подчиняются трем тектоно-магматическим этапам – каледонскому, герцинскому и альпийскому, с которыми связано формирование смежных с платформой складчатых областей.

В кембрийском периоде западная и центральная части платформы были заняты мелководным континентальным морем, в котором накапливались терригенные толщи. На западе балтийская серия кембрия залегает с размывом на валдайской серии венда или на кристаллическом фундаменте.

В ордовике происходит постепенное сокращение континентального водного бассейна. Нижний и средний ордовик присутствуют в Прибалтике и средней части плиты (Московская синеклиза). Верхний ордовик в Центральных частях России отсутствует.

В силурийское и раннедевонское время Восточно-Европейская платформа была охвачена поднятиями, вследствие проявления каледонского орогенеза и складчатости. Вся центральная часть плиты втечение силура и раннего девона была сушей. Морские силурийские и нижнедевонские отложения присутствуют только по периферии платформы: на южном склоне Балтийского щита, в Балтийской синеклизе. Выходы силура известны также на севере Тимана.

В среднем девоне начался герцинский тектоно-магматический этап и Русская плита вновь интенсивно прогибается. Среднедевонские осадки представлены речными, озерными и лагунными фациями. Поздний девон – время трансгрессии и максимального углубления морского бассейна. Фрагменты осадков верхнего девона присутствуют даже на Кольском полуострове. Средний и верхний отделы девона присутствуют на всей территории плиты. На востоке средний девон включает отложения четырех этапов трансгрессии, разделенной кратковременными регрессивными периодами. Трансгрессия моря продолжалась и во франском веке позднего девона. В конце франского века в пределах Главного девонского поля установился континентальный режим. В Волго-Уральской области прогибание продолжалось и в фамене. Здесь в глубоководной части отлагались карбонатные осадки с прослоями битуминозных сланцев.

Развитие структурных элементов на востоке плиты было тесно связано с герцинскими тектоническими движениями в Уральской складчатой области. Терригенные отложения девона в восточной части платформы образуют основные нефтегазоносные горизонты Волго-Уральской и Тимано-Печорской провинций углеводорподного сырья.

Перестройка тектонического плана платформы в ходе герцинского этапа вызвала активизацию глубинных разломов в фундаменте. Следствием этого явилась вспышка магматизма в девоне. Продукты девонского основного вулканизма известны в Воронежской антеклизе, Тиманском кряже и других структурах. К этому же времени относится формирование трубок взрыва (в том числе алмазоносных) как на территории щитов, так и в чехле плиты.

После кратковременной регрессии моря в конце девона развилась раннекарбоновая трансгрессия в обстановке погружения большей части Русской плиты. Образование осадков происходило в условиях влажного тропического климата. В раннем карбоне площадь морского бассейна и его глубина увеличились, по сравнению с девонским морем. Вследствие этого в восточной части плиты происходило накопление карбонатных осадков, а в Печорском и Прикаспийском морях наряду с карбонатами осаждались соли. В прибрежной части бассейнов накапливался терригенный материал с прослоями углей. В Московской синеклизе в турнейский век отлагалась карбонатная толща с базальными конгломератами и прослоями углей. В ранневизейское время был перерыв в осадконакоплении. В конце визе и в серпуховский век в западной части Московской синеклизы образовалась болотистая низменность, зараставшая влаголюбивыми папоротниками – исходным материалом для формирования угольных пластов. Прослои углей в визе-серпуховских отложениях всторечаются в западной и юго-западной частях Московской синеклизы, образуя Подмосковный буроугольный бассейн. На северо-западе плиты, на территории, лежащей между Балтийским щитом и Тиманом, в раннем карбоне в условиях суши формировалась кора выветривания, которая впоследствии дала залежи бокситов, приуроченные к овражно-балочному рельефу палеодолин (Тихвинский бокситоносный район). Море трансгрессировало в этот регион лишь в конце визейского века. На востоке Московской синеклизы и в Поволжье нижнекарбоновые осадки включают залежи фосфоритов.

В среднем и позднем карбоне происходила мощная седиментация сначала в восточной, а затем и западной частях плиты. Трансгрессивная серия этого времени состоит из песчаников в основании, сменяющихся вверх по разрезу глинисто-карбонатными осадками.

В отличие от девона, в карбоне отсутствовал магматизм.

Пермское континентальное море, унаследованное от карбона, занимало всю восточную часть Русской платформы. Самая глубокая область бассейна находилась возле Урала, где в пермское время формировался Предуральский краевой прогиб.

Ассельский, сакмарский и артинский ярусы центральной и восточной части плиты (Московская синеклиза, Волго-Уральская антеклиза) сложены карбонатными и сульфатными осадками. По западной окраине Предуральского прогиба протягивались цепочки сакмарских барьерных рифовых массивов, достигающих в высоту 1000 м, а в ширину 3 км. Восточнее рифов, в самом прогибе отлагался карбонатный и глинистый материал, а еще восточнее, возле Уральских гор, - терригенный.

В кунгурский век в Предуралье в условиях жаркого сухого климата и повышенной солености вод накапливалась эвапоритовая соленосная формация. Севернее, в Печорском районе, климат был влажным, а морская вода имела нормальную соленость. Здесь осаждалась терригенная угленосная толща. На востоке плиты кунгурский ярус сложен карбонатными породами, ангидритами и гипсами, кроме Прикаспийской впадины, где осаждались соли.

В поздней перми с воздымающегося Урала поставлялось большое количество терригенного материала, поэтому верхнепермские отложения на плите и в Приуралье представлены красноцветными и пестроцветными песчаниками. В казанском ярусе плиты появляются карбонаты и глины. Татарский ярус повсеместно представлен красноцветными глинами, мергелями, песками и пресноводными известняками. Это континентальные отложения с остатками рыб и амфибий. В бассейне Северной Двины обнаружено большое количество остатков рептилий того времени.

Таким образом, из анализа пермских отложений плиты вытекает вывод о закономерной смене морских фаций в начале пермского периода лагунными, а затем и континентальными к концу перми, что объясняется постепенным подъемом территории в связи с герцинским орогенезом.

Нижний триас на Русской плите распространен широко и представлен континентальными фациями, накапливающимися в условиях жаркого климата. В среднем триасе произошло общее поднятие почти всей территории плиты (за исключением Прикаспия) и существовал перерыв в осадконакоплении. Верхний триас известен лишь в Печорской депрессии и в Прикаспийской синеклизе.

Триасовые отложения Прикаспийской синеклизы представлены как морскими, так и континентальными фациями. Морские условия седиментации продолжались в Прикаспии до начала позднего триаса. Верхний триас Прикаспия континентальный. Он выражен пестроцветными песчано-глинистыми осадками с прослоями углей.

Втечение ранней юры Русская плита продолжала воздыматься. В лейасе большая ее часть была приподнята и осадки этого отдела в центральных и северных районах отсутствуют. Они имеются лишь в Прикаспийской синеклизе, где нижняя юра мощностью до 150 м представлена континентальными отложениями терригенного происхождения.

Характерной чертой доггера и мальма является постепенное наступание моря со стороны Тетиса и Бореального бассейна. В поздней юре трансгрессия моря достигает максимума. Особенно интенсивно море наступало в келловее. Это хорошо видно на примере среднеюрского разреза Московской синеклизы. Еще в батский век здесь отлагались песчано-глинистые гумусированные осадки озерно-аллювиального происхождения, а в келловее отложения имеют уже морской генезис. В кимеридже морские воды Тетиса зашли в Московскую синеклизу и соединились с водами Полярных морей, а также с Западно-Европейским бассейном. Конфигурация юрского континентального моря была очень сложной. Оно изобиловало заливами, отмелями и бухтами. На месте Балтийского, Украинского щитов и восточной части Воронежской антеклизы были острова. Морской бассейн мальма неоднократно подвергался обмелению, о чем свидетельствует чередование карбонатных и терригенных толщ с прослоями горючих сланцев. В конце юры море отступило.

После кратковременной позднеюрской регрессии Восточно-Европейская платформа стала испытывать новое погружение. В неокоме на платформе существовал субмеридионально вытянутый мелководный холодный морской бассейн типа пролива, соединяющий Бореальный бассейн с Тетисом. В начале позднего мела в результате поднятия северной части плиты связь этого моря с Арктическим бассейном прерывается. На юге площадь моря расширилась и оно приобрело субширотный облик. Лишенное холодных северных вод море становится теплее. В нем процветали микроскопические известковые водоросли – кокколитофориды, давшие после отмирания толщи писчего мела.

Отложения меловой системы имеют в основном морской генезис и особенно широко распространены в центральных и южных районах плиты. Нижний отдел мела песчано-глинистый, в верхнем отделе наряду с терригенным материалом в значительной степени развиты карбонаты. Причем, доля последних возрастает в южном направлении. В северных районах нижнемеловые осадки маломощные, занимают изолированные участки и представлены загипсованными железистыми оолитовыми песчаниками, слюдистыми глинами и песками. Верхнемеловые осадки здесь отсутствуют. В Московской, Мезенской синеклизах и Воронежской антеклизе меловые отложения мелководно-морские и составляют по мощности лишь первые сотни метров. Наиболее мощные (до 2 км) осадки мела фиксируются в Прикаспийской синеклизе.

В альпийскую эпоху преобладающим стало широтное направление структурных элементов плиты. В южном направлении глубина моря возрастала, соответственно с этим усиливалась карбонатность разрезов. На территории Предкавказья в начале олигоцена формировалась глубоководная монотонная песчано-глинистая толща, включающая месторождения углеводородов (майкопская серия). В конце олигоцена развилась регрессия моря и осадконакопление происходило в континентальных условиях. Поднятие плиты прогрессировало с севера на юг, в этом же направлении происходило отступание водного бассейна.

В неогеновых отложениях Поволжья преобладает терригенный материал и опоки. Карбонатные породы характерны лишь для Предкавказья и Прикаспия.

В неогеновый период происходили многократные трансгрессии и регрессии, создававшие изолированные друг от друга пресноводные и осолоненные бассейны. По этой причине для неогена характерно разнообразие фаций континентального и морского генезиса.