Структура земной коры и палеогеография в начале позднего палеозоя

3.  Структура земной коры и палеогеография в начале позднего палеозоя

В начале девонского периода структура земной коры отличалась от структуры, существовавшей в начале раннего палеозоя. Изменения произошли в геосинклинальных поясах, где возникли складчатые горные цепи каледонид. Строение геосинклинальных складчатых поясов усложнилось, в их пределах существовали области байкальской складчатости, которые продолжали развиваться, как молодые платформы; области каледонской складчатости, где закончился главный геосинклинальный этап и, наконец, большую часть поясов занимали области, в которых продолжался главный этап геосинклинального развития.

Существенные изменения произошли в палеогеографии, особенно в северном полушарии, где сильно изменились очертания морен, и суши. На юге продолжал существовать огромный материк Гондвана, незначительные краевые части которого были покрыты водами мелких морей.

4.  История геологического развития геосинклинальных поясов

Геосинклинальные пояса в течение позднего палеозоя развивались по-разному. На обширных площадях всех поясов господствовал геосинклинальный режим. Существенным событием позднепалеозойской истории являлся герцинский орогенез, который проявился во всех геосинклинальных поясах и привел к возникновению обширных складчатых областей — герцинид. В результате герцинской складчатости на значительных площадях завершился геосинклинальный режим, а Атлантический, Урало-Монгольский и Арктический пояса к концу палеозойской эры полностью превратились в молодые платформы. Рассмотрим геологическую историю Средиземноморского и Урало-Монгольского поясов.

Средиземноморский геосинклинальный пояс

Этот пояс, вытянутый в широтном направлении, охватывает обширную территорию между Гондваной и древними платформами — Восточно-Европейской, Таримской и Южно-Китайской. Он протягивается через всю Европу и Азию от побережья Атлантического океана на западе до Новой Гвинеи на востоке. В пределах пояса в палеозое существовали многочисленные системы геосинклинальных прогибов, которые входили в состав ряда геосинклинальных областей. Большой интерес представляет позднепалеозойская история Западно-Европейской области.

Западно-Европейская геосинклинальная область

Эта область, расположенная на западе Средиземноморского пояса, является наиболее хорошо изученным участком пояса. Именно здесь еще в первой половине прошлого столетия были установлены основные стратиграфические подразделения девонской, каменноугольной и пермской систем. В состав Западно-Европейской области входили Франция, Чехия, южные части Англии, Бельгии, Германии и Польши.

В девонском периоде во многих геосинклинальных прогибах, образовавшихся еще в начале палеозойской эры, шло накопление мощных морских осадочных и вулканических толщ, хорошие разрезы которых имеются в Арденнах и Рейнских Сланцевых горах. Девонские отложения имеют большие мощности, в Рейнских Сланцевых горах они достигают 10—15 км. И состав отложений, и большие мощности подтверждают, что область находилась на главном геосинклинальном этапе.

В более сложных условиях протекала геологическая история Западно-Европейской области в каменноугольном периоде. Хорошим примером могут служить Саксонские Рудные и Тюрингские горы на юге Германии. Здесь в раннем карбоне располагался широтный геосинклинальный прогиб, в котором формировались разные фации. На севере накапливалась мелководная карбонатная фация известняков, а на большей части прогиба шло образование более глубоководной глинистой фации с прослоями кремнистых, песчаных и вулканических пород. Основная область сноса была на юге, где располагался приподнятый Чешский массив. Это доказывается увеличением мощности в южном направлении. Мощность глинистой фации значительно превышала мощность известняков и достигала 4—5 км.

В конце раннего карбона произошли сильные изменения. Они были вызваны интенсивными горообразовательными процессами, получившими название герцинской складчатости. На месте широкого прогиба возникли складчатые горные цепи Судет, Рудных и Тюрингских гор. Мощные толщи глинистых отложений нижнего карбона были смяты в сложные складки и превращены в глинистые сланцы, которые на юге Германии (в Саксонии и Тюрингии) издавна служат прекрасным кровельным материалом для крыш. Процесс образования горной складчатой области сопровождался формированием краевого прогиба, который возник на севере. В нем в течение среднего карбона накопилась мощная угленосная серия (до 3—5, км). Местоположение этого широтного краевого прогиба хорошо установлено; оно фиксируется полосой крупнейших угольных бассейнов Западной Европы: Южно-Уэльсского, франко-Бельгийского, Рурско-Вестфальского, Верхнесилезского.

Угленосная серия представляет собой мощную толщу, состоящую из чередующихся песчаников и глинистых сланцев с многочисленными прослоями каменного угля. Она формировалась на приморской равнине, где произрастала богатая растительность. Присутствие в угленосной серии прослоев морских известняков свидетельствует, что эта прибрежная равнина изредка заливалась морем. По составу ископаемой флоры установлено, что на территории Западной Европы в среднем карбоне существовал тропический климат. Угли, образовавшиеся в прибрежных равнинах, имеют высокое качество. Они называются паралическими (от греческого слова «паралиа» — прибрежный).

В позднем карбоне опускания краевого прогиба закончились и осадконакопление прекратилось. Вся территория Западно-Европейской области превратилась в складчатую горную страну. В континентальных условиях осадконакопление происходило в отдельных межгорных впадинах, где формировались преимущественно конгломераты, песчаники и глинистые породы с прослоями ископаемых углей. Угленакопление здесь происходило в озерных условиях и, в отличие от паралических, эти угли получили название лимнических (озерных). Качество этих углей значительно ниже паралических, так как они содержат большое количество различных примесей.

Континентальные условия сохранялись и в ранней перми, но климат стал суше. Процессы угленакопления прекратились, повсеместно формировались грубые красноцветные песчаники, конгломераты, песчанистые глины. Широко проявлялся наземный вулканизм. Состав пород, их распространение и большие мощности позволяют сделать вывод, что начиная со среднего карбона до поздней перми Западно-Европейская область находилась на заключительном этапе геосинклинального развития, который протекал в основном в континентальных условиях.

В поздней перми геосинклинальный режим сменился платформенным. Большая часть области продолжала находиться в континентальных условиях, но на севере возникла обширная Северо-Германская синеклиза, в которой в морских условиях накапливались сначала маломощные известняки, а затем глины с гипсом, калийной и каменной солью. Породы верхней перми залегают горизонтально, имеют небольшую мощность, среди них отсутствует вулканический материал.

Краткое знакомство с позднепалеозойской геологической историей Западно-Европейской геосинклинальной области позволяет наметить три основных этапа. Первый из них — главный геосинклинальный — охватывает девон и ранний карбон. Второй, заключительный, или орогенный, продолжался со среднего карбона до поздней перми. Третий этап — платформенный — начался в поздней перми и продолжается в наше время.

Урало-Монгольский геосинклинальный пояс

Существовавшие в позднем палеозое на территории этого огромного пояса геосинклинальные складчатые области отличались друг от друга геологической историей и строением.

Урало-Тянь-Шаньская геосинклинальная область. Уральская геосинклинальная система. С поздним палеозоем связано формирование главнейших месторождений полезных ископаемых Урала. Поэтому его позднепалеозойская история восстановлена достаточно подробно.

В девонском периоде и раннем карбоне на Урале продолжали существовать две меридионально вытянутые зоны геосинклинальных прогибов, разделенные геоантиклинальным поднятием. Как и в раннем палеозое, в западной зоне происходили умеренные прогибания, шло накопление терригенных и карбонатных осадков, вулканическая деятельность не проявлялась. Мощность отложений девона и нижнего карбона здесь не превышает 2—3 км.

На востоке Урала происходили дифференцированные движения земной коры с резким преобладанием опусканий. Здесь накопились мощные морские формации, состоящие из вулканических, вулканогенно-осадочных и кремнистых пород: лав, туфов, яшм, песчаников, глин огромной мощности — до 12—13 км (девон и нижний карбон). С девонскими отложениями связаны месторождения очень ценных и разнообразных по расцветке уральских яшм, представляющих собой кремнистые породы вулканического происхождения. Нет сомнения в том, что Уральская геосинклинальная система в девоне и раннем карбоне находилась на главном этапе геосинклинального развития.

Заключительный (орогенный) этап геосинклинального развития Урала начался в среднем карбоне и продолжался до конца пермского периода. Этот этап отличался от главного геосинклинального преобладанием поднятий над опусканиями, накоплением молассовых формаций в межгорных впадинах и краевом прогибе, внедрением гранитных интрузий. Горообразовательные и складкообразовательные процессы начались в среднем карбоне в восточной зоне Уральской системы, а в конце карбона и в начале перми охватили весь Урал. Герцинский орогенез достиг максимума в раннепермскую эпоху, когда вся Уральская геосинклинальная система превратилась в складчатую горную систему, подвергавшуюся процессам размыва.

Одновременно с процессами складчатости во внутренних частях Уральской системы происходило внедрение многочисленных гранитных интрузий, с которыми связаны самые разнообразные месторождения полезных ископаемых. Среди них особенно много месторождений металлов (Fe, Au, Mo, W, Sn, Pb, Zn, Ni, Co и др.) и драгоценных камней (изумрудов, топазов, аметистов и др.).

Хорошо восстановлена геологическая история Предуральского краевого прогиба. Так как она является типичной и для других краевых прогибов, то будет, рассмотрена в качестве примера. Изучение истории Предуральского краевого прогиба имеет большое научное и практическое значение — с этим прогибом связаны крупные месторождения каменных солей и ископаемого угля.

Формирование Предуральского краевого прогиба тесно связано с проявлением герцинской складчатости на Урале. Прогиб начал образовываться в конце каменноугольного периода и развивался в ранней перми. Он протягивался вдоль всей Уральской горной складчатой системы, накладываясь на края Восточно-Европейской древней платформы и Тимано-Печорской области байкалид. Осадконакопление в прогибе происходило за счет размыва уральских герцинских горных сооружений. В ранней перми на юге и в центральной части Предуралья в краевом прогибе в морских условиях накапливались сначала мощные конгломерато-песчаные толщи, а затем в лагунных условиях — соленосная формация. Песчаники и конгломераты мощностью до 2000—3000 м формировались в восточной части прогиба у подножия гор за счет огромных масс грубообломочного материала, сносимого речными потоками с горных хребтов. Эти хребты, вероятно, достигали нескольких тысяч метров и были покрыты ледниками и снегами, за счет таяния которых и возникали полноводные и бурные речные потоки. Соленосная формация накапливалась в центре прогиба. В нижней части она состоит из глин и гипсов, а выше — из каменной, калийной и магнезиальной солей. Общая мощность солей достигает 800 м, они добываются в одном из крупнейших в мире — Соликамском месторождении. Образование солей происходило в условиях жаркого и сухого климата в обширных осолоненных морских лагунах.

В северной части Предуральского прогиба, в отличие от более южных районов, вместо соленосной накапливалась угленосная формация мощностью до 1000 м. Она состоит из ритмично чередующихся глинистых сланцев, песчаников, конгломератов с прослоями каменного угля. Накопление в одно и то же время разных по составу отложений было связано с различиями климатических условий. Северная часть краевого прогиба располагалась в зоне умеренного влажного климата, где произрастала пышная растительность, из которой и образовались угленосные пласты. Пермские угли разрабатываются в Печорском угольном бассейне в окрестностях Воркуты. В поздней перми Предуральский краевой прогиб закончил свое развитие. Прогибания в нем прекратились, и на обширных площадях, примыкающих к Уральской горной системе, накапливались континентальные красноцветные отложения.

Алтае-Саянская геосинклинальная область. Вся эта огромная область, в которой проявилась раннепалеозойская (ранне- и позднекаледонская) складчатость в позднем палеозое находилась на заключительном этапе геосинклинального развития. Здесь в крупных межгорных впадинах, окруженных более или менее высокими поднятиями, накапливались мощные, преимущественно континентальные отложения. Наиболее крупными впадинами были Кузнецкая, Минусинская и Тувинская.

Девонские отложения в этих впадинах представлены преимущественно мощными красноцветными конгломератами и песчаниками молассовой формации (мощностью до 5—6 км), с обильными прослоями базальтовых лав и туфов. Лишь в среднем девоне присутствуют морские глины и известняки, образовавшиеся в результате кратковременной трансгрессии моря с юга. Широкое развитие красноцветных континентальных отложений свидетельствует о жарком сухом климате девонского периода.

Море заливало впадины в раннем карбоне, а начиная со среднего карбона вплоть до нашего времени вся территория Алтае-Саянской области находилась в континентальных условиях. Климат стал умеренным, влажным; повсеместно произрастала богатая растительность, среди которой преобладали гигантские кордаиты. Угленакопление в карбоне происходило во всех крупных межгорных впадинах, а в перми оно продолжалось в Кузнецкой и Минусинской. Богата каменными углями угленосная серия Кузнецкой впадины, в которой находится один из известных в России угольный бассейн с запасами высококачественного угля.

Даже краткое рассмотрение позднепалеозойской истории двух геосинклинальных областей Урало-Монгольского пояса показывает, что они развивались по-разному. Герцинский орогенез проявился в Урало-Тянь-Шаньской области и привел к окончанию главного геосинклинального этапа в раннем карбоне. Начиная со среднего карбона до конца перми здесь продолжался заключительный этап геосинклинального развития. В Алтае-Саянской области заключительный этап охватил весь поздний палеозой.

Герцинский орогенез привел к образованию обширных горных массивов, в пределах которых господствовали континентальные условия. На палеогеографических картах хорошо видно, что значительная часть складчатого Урало-Монгольского пояса, а также вся территория Сибирской платформы начиная со среднего карбона и до конца перми входили в состав большого материка, получившего название Ангарида. Геосинклинальное развитие Урало-Монгольского пояса полностью завершилось в начале мезозоя. Наступил новый — платформенный этап.