2.13 Платформы

В пределах континентов выделяются два основных типа структур – платформыискладчатые области.

Платформы(кратоны) - крупные (несколько тысяч километров в поперечнике), относительно устойчивые глыбы континентальной земной коры. Они представляют собой ядра материков, граничат либо с более молодыми складчатыми поясами, которые на них обычно надвинуты, либо с океанами, нередко отделяясь от них вертикальными разломами. В силу этого платформы имеют полигональные очертания.

Площадь платформ – порядка миллионов квадратных километров. Континентальная кора имеет в пределах платформ мощность 30 – 65 км; из них до 5, реже 10 – 15 км и более приходится на осадочный слой. Астеносфера залегает под платформами на глубине от 100 – 150 до 200 – 250 км (по некоторым данным – до 400 км) и отличается повышенной по сравнению с подвижными поясами вязкостью.

Строение платформ на большей части их площади характеризуется двухъярусностью: в основании залегает интенсивно деформированный, метаморфизованный и гранитизированный фундамент, несогласно перекрываемыйосадочным чехлом, (местами с участием вулканических покровов). Породы чехла залегают субгоризонтально и не затронутым метаморфизмом.

Осадочный чехол имеет мощность до 3 – 5 км, а в прогибах или экзогональных впадинах – до 20 – 25 км (например, Прикаспийская, Печорская впадины).

Рис. 2.62 Разрез земной коры по 40° с.ш.

Слои: 1 – осадочный» 2 – второй океанический; 3 – гранитный;

4 – базальтовый; 5 – верхняя мантия.

Поверхности: К – Конрада; М – Мохоровичича

Платформы (фр. «плат» - плоский, «форм» - форма) характеризуются равнинным рельефом – низменным или плоскогорным. Некоторые их части могут быть покрыты мелким эпиконтинентальным морем типа современных Балтийского, Белого, Азовского.

Платформы характеризуются небольшими скоростями вертикальных тектонических движений. Что определяет их равнинный рельеф, преобладанием слабых поднятий над опусканиями, с чем связано преимущественное распространение в осадочном чехле континентальных и мелководно-морских отложений небольшой мощности, слабой сейсмичностью и относительно слабым и специфическим магматизмом. Это наиболее устойчивые и спокойные части континентов.

По возрасту кратонизации платформы подразделяются на древниеимолодые.

К древнимотносятся платформы, территории которых завершили геосинклинальный этап развития не позднее конца среднего протерозоя (в карельскую и более древние складчатости). Для них характерно:

1) двухэтажное строение – фундамент из дорифейских толщ и осадочный чехол, сложенный породами позднее-, а местами и среднепротерозойского возраста и моложе;

2) незначительные по мощности и выдержанные по латерали комплексы осадочных пород чехла;

3) малоамплитудные, но крупные изометрической формы структурные элементы.

В таблице 2.15 приведены названия древних платформ, их щитов и впадин.

Молодымисчитаются платформы, возникшие на месте геосинклинальных областей, завершивших свое развитие складчатостью и метаморфизмом пород в байкальскую, каледонскую и герцинскую эпохи, денудированные и покрытые с поверхности осадочным чехлом.

Для молодых платформ характерно:

1) трехэтажное строение – фундамент, промежуточный комплекс (из слабометаморфизованных и дислоцированных молассоидных толщ) и осадочный чехол;

2) примыкание к глыбам древних платформ;

3) частичное унаследование структурных направлений древних геосинклиналей.

Возраст молодых платформ определяется по возрасту складчатого основания с приставкой «эпи» (греч. «эпи» - после): эпигерцинская, эпибайкальская, эпикаледонская.

Рис. 2 63 Схема размещения платформ в структуре континентов (по Ч.Б. Борукаеву, 1977)

1 – платформенные области: СА – Северо-Американская, ЮА – Южно-Американская, ВЕ – Восточно-Европейская, С – Сибирская, Аф – Африканская, К – Китайская, Ин – Индостанская, Ав – Австралийская, Ан – Антарктическая;

2) молодые (около 5% площади материков), располагающиеся либо по периферии материков (Средне- и Западно-Европейские, Восточно-Австралийская, Пантагонская), либо между древними платформами (Западно-Сибирская). Молодые платформы иногда подразделяются на два типа: ограждённые (Западно-Сибирская, Северо-Германская, Парижский «бассейн») и неограждённые (Туранская, Скифская).

В зависимости от возраста завершающей складчатости фундамента (табл. 2.16) молодые платформы или их части подразделяются на эпикаледонские, эпигерцинские, эпикиммерийские. Так, Западно-Сибирская и Восточно-Австралийская платформы являются частично эпикаледонскими, частично эпигерцинскими, а платформенная арктическая окраина Восточной Сибири – эпикиммерийской.

Молодые платформы покрыты более мощным осадочным чехлом, чем древние. И по этой причине их часто именуют просто плитами (Западно-Сибирская, Скифско-Туранская). Выступы фундамента в молодых платформах являются исключением (Казахский щит между Западно-Сибирской и Туранской плитами). В отдельных участках молодых и реже древних платформ, где мощность осадков доходит до 15-20 км (Прикаспийская, Северо- и Южно-Баренцевоморская, Печорская, Мексиканская впадина), кора имеет небольшую мощность, а скоростям продольных волн вообще предполагается наличие «базальтовых окон», как возможных реликтов несубдуцированной океанической коры. Осадочные чехлы молодых платформ в отличие от чехлов древних платформ более дислоцированы.

Структурные элементы поверхности фундамента платформ (щиты, плиты, авлакогены, палеорифты и др.)

Платформы подразделяются, прежде всего, на крупные площади выходов на поверхность фундамента – щиты и на не менее крупные площади, покрытые чехлом, - плиты. Границы между ними проводятся обычно по границе распространения осадочного чехла.

Щит– наиболее крупная положительная структура платформ, сложенная кристаллическими породами фундамента платформ со спорадически встречающимися отложениями плитного комплекса и чехла, и с тенденцией к воздыманию. Щиты, в основном, присущи древним платформам (Балтийский, Украинский щиты на Восточно-Европейской платформе), в молодых – они в виде редкого исключения (Казахский щит Западно-Сибирской плиты).

Плита– крупная отрицательная тектоническая структура платформ с тенденцией к опусканию, характеризующаяся наличием чехла, сложенного осадочными породами платформенной стадии развития мощностью до 10-15 и даже 25 км. Они всегда осложнены многочисленными и разнообразными структурами меньших размеров. По характеру тектонических движений выделяются подвижные (с большим размахом тектонических движений) и устойчивые (со слабым прогибанием, например, с-з часть Русской плиты) плиты.

Плиты древних платформ сложены образованиям трёх структурно-вещественных комплексов – породами кристаллического фундамента, промежуточным (доплитным комплексом) и породами чехла.

Структурные элементы осадочного чехла плит платформ (синеклизы, антеклизы)

В пределах плит различают структурные элементы второго порядка (антеклизы, синеклизы, авлакогены) и более мелкие (валы, синклинали, антиклинали, флексуры, сундучные складки, глиняные и соляные диапиры – купола и валы, структурные носы и т.д.).

Синеклизы(например, Московская Русской плиты) – плоские впадины фундамента до многих сотен км в поперечнике, а мощность осадков в них 3-5 км и иногда до10-15 и даже 20-25 км. Особый тип синеклиз - этотрапповые синеклизы(Тунгусская, на Сибирской платформе, Деканская Индостана и др.). В их разрезе залегает мощная платобазальтовая формация площадью до 1 млн. кв. км, с ассоциирующим дайково-силловым комплексом основных магматитов.

Антеклизы(например, Воронежская Русской плиты)– крупные и пологие погребённые поднятия фундамента в сотни км в поперечнике. Мощность осадков в их сводовых частях не превышает 1-2 км, а в разрезе чехла обычно присутствуют многочисленные несогласия (перерывы), мелководные и даже континентальные отложения.

Авлакогены(например, Днепровско-Донецкий Русской плиты) – чётко-линейные грабен-прогибы, протягивающиеся на многие сотни км при ширине в десятки, иногда более сотни км, ограниченные разломами и выполненные мощными толщами осадков, иногда с вулканитами, среди которых присутствуют базальтоиды повышенной щелочности. Глубина залегания фундамента нередко достигает 10-12 км. Некоторые авлакогены со временем перерождались в синеклизы, а другие в условиях сжатия были превращены либо в простыеодиночные валы(Вятский вал), либо – всложные валыилиинтракратонные складчатые зонысложного строения с надвиговыми структурами (Кельтиберийская зона в Испании).

Стадии развития платформ

Поверхность фундамента платформ отвечает большей частью срезанной денудацией поверхности складчатого пояса (орогена). Платформенный режим устанавливается по прошествии многих десятков и даже сотен млн. лет, после того как территория пройдёт ещё две подготовительные стадии в своём развитии – стадию кратонизации и авлакогенную стадию (по А.А.Богданову).

Стадия кратонизации– на большей части древних платформ отвечает по времени первой половине позднего протерозоя, т.е. раннему рифею. Предполагается, что на этой стадии все современные древние платформы ещё находились в составе единого суперконтинента ПангеиI, возникшей в конце палеопротерозоя. Поверхность суперконтинента испытывала общее поднятие, накопление в некоторых участках в основном континентальных осадков, широкое развитие субаэральных покровов кислых вулканитов, нередко повышенной щелочности, калиевого метасоматоза, формирование крупных расслоенных плутонов, габбро-анортозитов и гранитов-рапакиви. Все эти процессы в конечном счёте привели к изотропизации платформенного фундамента.

Авлакогенная стадия– период начала распада суперконтинента и обособления отдельных платформ, характеризующаяся господством условий растяжения и образованием многочисленных рифтов и целых рифтовых систем, например (рис. 8.15), в большинстве своём затем перекрытых чехлом и превращённых в авлакогены. Этот период на большинстве древних платформ соответствует среднему и позднему рифею и может захватывать даже ранний венд.

На молодых платформах, где доплитный этап сильно сокращён по времени, стадия кратонизации не выражена, а авлакогенная проявлена образованием рифтов, непосредственно наложенных на отмирающие орогены. Эти рифты называются тафрогенными, а стадия развития – тафрогенной.

Переход к плитной стадии (собственно платформенному этапу) совершился на древних платформах северных материков в конце кембрия, а южных – в ордовике. Он выразился в замещении авлакогенов прогибами, с расширением их до синеклиз с последующим затоплении морем промежуточных поднятий и образованием сплошного платформенного чехла. На молодых платформах плитная стадия началась в средней юре и плитный чехол на них отвечает одному (на эпигерцинских платформах) или двум (на эпикаледонских платформах) циклам чехла древних платформ.

Осадочные формации плитного чехла отличаются от формаций подвижных поясов отсутствием или слабым развитием глубоководных и грубообломочных континентальных осадков. На условия их формирования и фациальный состав значительно влияла климатические условия и характер подвижности участков фундамента.

Платформенный магматизмв ряде древних платформ представлен разновозрастнымитрапповыми ассоциациями(дайки, силлы, покровы), связанными с определёнными стадиями – с распадом Пангеии в рифее и венде, с распадом Гондваны в поздней перми, поздней юре и раннем мелу и даже в начале палеогена.

Менее распространена щелочно-базальтовая ассоциация, представленная эффузивной и интрузивной формацией, главным образом трахибазальтами с широким набором дифференциатов – от ультраосновных до кислых. Интрузивная формация выражена кольцевыми плутонами ультраосновных и щелочных пород до нефелиновых сиенитов, щелочных гранитов и карбонатитов (Хибинский, Ловозерский массив и т.д.).

Достаточно широко распространена и кимберлитовая интрузивная формация, знаменитая своей алмазоносностью, представленная в виде трубок и даек вдоль разломов и особенно в узлах их пересечения. Основные районы развития её – Сибирская платформа, Южная и Западная Африка. Проявлена она и на Балтийском щите – в Финляндии и на Кольском полуострове (Ермаковское поле трубок взрыва).

Таблица 2.15 Древние платформы, крупные щиты и впадины (синеклизы)