Региональная геология - Учебное пособие (Ульянова В.М.)

Альпийский этаж

Альпийский этаж ВЕП охватывает отложения юры-голоцена, сформированные во временных рамках одноименного тектоно-магматаческого этапа развития Земли.

Смежные с ВЕП подвижные пояса и их сегменты в течение альпийского этапа развивались в следующих геодинамических режимах:

- платформенном (Скифская плита, Печоро-Баренцевоморская зона);

- платформенном (J-Pg2) и, начиная с Pg3, – эпиплатформенного орогенеза (западная, примыкающая к Предуральскому краевому прогибу и ВЕП область Уральского складчатого сооружения; Скандинавские горы);

- рифтогенно-спрединговом, островодужном (J-Pg) и коллизионном – в неогене-квартере (Карпатская зона).

Юрская система. Основные области распространения юрских отложений - это Московская, Мезенская, Прикаспийская и Ульяновско-Саратовская синеклизы, западная часть Воронежской антеклизы и Причерноморская впадина.

В ранне- и среднеюрскую эпохи на территории ВЕП господствовал теплый влажный климат, о чем свидетельствуют, в частности, широкое развитие среди отложений этого возраста угленосных отложений, осадочных железных руд, высокоглиноземистых огнеупорных глин и преобладание сероцветных фаций.

В поздней юре южная и юго-западная части ВЕП попадают в зону жаркого относительно сухого климата. В это время в морских бассейнах формируются карбонатные породы (в том числе коралловые известняки и доломиты), а в континентальных условиях – пестроцветные лагунные терригенные отложения.

Ниже приведены разрезы юрских отложений основных областей седиментации этого периода.

Московская синеклиза:

- келловейский ярус средней юры представлен континентальными, песчано-глинистыми, элювиальными, аллювиальными, озерными и болотными отложеними, содержащими прослои бурых железняков, бурых углей, огнеупорных глин, мощность 0-60 м (до 300 м);

- верхняя юра сложена морскими отложениями мощностью, не превышающей 100 м, выполняющими овальные в плане впадины диаметром 50-80 км; разрез центральной части Московской синеклизы снизу вверх: келловейский ярус (песчаные глины) → оксфордский ярус (глины с конкрециями фосфоритов) → нижневолжский подъярус (песчано-глинистые отложения с фосфоритами) → верхневолжский подъярус (глауконитовые и кварцевые пески).

Ульяновско-Саратовская синеклиза:

- отложения байосского и батского ярусов средней юры залегают трансгрессивно на каменноугольных и сложены мелководно-морскими фациями (песчаными в нижней и глинистыми в верхней части), мощность – до 100-150м:

- келловейский ярус средней юры сложен глинами с известковистыми, сидеритовыми и пиритовыми конкрециями;

- оксфордский и киммериджский ярусы верхней юры представлены глинами с прослоями конкреционных фосфоритов;

- волжский ярус верхней юры сложен глинами с подчиненными пластами битуминозных глин и горючих сланцев (нижневолжский подъярус), глауконитовыми песками, песчаниками и фосфоритовыми конгломератами.

Общая мощность верхнеюрских отложений не превышает 80-100м.

Прикаспийская синеклиза:

- нижняя юра - ааленский ярус средней юры представлены кварцевыми косослоистыми аллювиально-дельтовыми песками и глинами мощностью 100-150 м;

- байосский - батский ярусы средней юры в восточной части синеклизы сложены песчано-глинистыми континентальными отложениями мощностью 300-500 м, содержащими прослои бурых углей, в западной части – морскими глинистыми отложениями с прослоями мергелей и известняков (мощность – до 200 м);

- верхняя юра представлена терригенными (глины, алевролиты) и карбонатными (мергели, известняки) отложениями мощностью 200-400 м; в нижневолжских отложениях кроме того присутствуют прослои горючих сланцев, верхневолжские сложены глауконитовыми песками и песчаниками с прослоями конгломератов. Причерноморская впадина:

- келловейский ярус средней юры сложен морскими глинами и алевролитами;

- оксфордский и киммериджский ярусы верхней юры представлены оолитовыми и органогенными известняками с прослоями доломитов, мергелей, глин и алевролитов;

- волжский ярус сложен регрессивной пестроцветной толщей с преобладанием гипсов и ангидритов, сменяющейся вверх по разрезу песчанистыми глинами с прослоями конгломератов.

Общая мощность средне-, верхнеюрских отложений достигает 1-1,5 км.

 

Полезные ископаемые. Отложения юрского возраста вмещают месторождения следующих видов полезных ископаемых:

- нефти (морские отложения байоса - бата северо-восточной части Прикаспийской синеклизы);

- бурых углей (континентальные отложения баойса - бата восточной части той же синеклизы);

- огнеупорных глин (элювиальные отложения) и бурых железняков (болотные отложения келловейского яруса Московской синеклизы);

- фосфоритов (отложения нижневолжского подъяруса Московской синеклизы);

- кварцевых песков - стекольное сырье (отложения верхневолжского подъяруса Московской синеклизы);

- горючих сланцев (отложения нижневолжского подъяруса Ульяновско-Саратовской синеклизы).

Меловые отложения на ВЕП присутствуют, главным образом, в восточной и юго-восточной ее частях, т.е. в тех же районах, что и юрские. Наибольшим распространением они пользуются во внутренних частях Московской, Ульяновско-Саратовской и Прикаспийской синеклиз.

Нижнемеловые отложения формировались в условиях гумидного климата и почти целиком представлены терригенными сероцветными фосфорито- и сидеритоносными морскими и, в меньшей степени, континентальными отложениями.

Верхнемеловые отложения имеют существенно карбонатный состав. По происхождению это осадки морского бассейна, располагавшегося в области с гумидным очень теплым климатом.

Мощности нижнемеловых отложений последовательно возрастают в направлении с северо-запада на юго-восток Русской плиты: от 100 м в Московской до 200-300 м в Ульяновско-Саратовской и 500-700 м в Прикаспийской синеклизах.

Разрез нижнего мела в Ульяновско-Саратовской синеклизе имеет следующий вид (снизу-вверх): ожелезненные песчаники с фосфоритовой галькой, мощность 0,5 м (валанжинский ярус) → темно-серые глины с конкрециями пирита и фосфоритов с фауной аммонитов, мощность до 100 м (готтеривский ярус) → чередование глин и глауконитовых песчаников с фауной белемнитов (мощность 30 м) → песчанистые глины с кальцитовыми и сидеритовыми конкрециями и фауной аммонитов, мощность 50 м (аптский ярус) → кварц-глауконитовые пески и глины, мощность 30-100 м (средний и верхний подъярусы альбского яруса).

Верхний мел покрывает почти всю южную часть Русской плиты, залегая на нижнем трансгрессивно (несогласно). Мощность верхнемеловых отложений постепенно увеличивается в юго-восточном и юго-западном направлениях: в Ульяновско-Саратовской синеклизе она составляет 100-250 м, в Прикаспийской – 300-600 м, в Причерноморской впадине – 0,5-1 км (до 2 км), в Львовской – не превышает 1 км.

Ниже приведены разрезы верхнемеловых отложений некоторых структур.

В Причерноморской впадине верхний мел представлен мергелями, известняками со стяжениями кремней, в северной ее части – известковистыми песками и песчаниками. Верхняя часть разреза (маастрихтский ярус) сложена мергелями и известняками с повышенной алевритистостью и песчанистостью.

Вехнемеловые отложения Ульяновско-Саратовской впадины сложены в основном мергелями и писчим мелом (слабо сцементированной микропористой карбонатной породой биогенного происхождения), а также опоками и трепелами, глауконитовыми песками, алевролитами и глинами.

Полезные ископаемые в отложениях мелового возраста представлены месторождениями писчего мела (Ульяновская область), фосфоритами (готтеривские отложения северо-восточной части Московской и Ульяновско-Саратовской синеклизы), кварцевыми песками (аптские отложения Подмосковья), а также карбонатными (сидеритовыми) и оксидными (лимонитовыми) рудами нижнего мела.

Палеогеновые отложения развиты в южной части Русской плиты, прилегающей к Средиземноморскому подвижному поясу.

Они выполняют Ульяновско-Саратовскую, Причерноморскую и большую часть Прикаспийской впадины и отсутствуют в Львовской впадине и Воронежской антеклизе.

Морские отложения палеоцена и эоцена Причерноморской и Прикаспийской впадин были сформированы в едином бассейне, связанном со Средиземноморским. В олигоцене - раннем миоцене на территории названных впадин существовало обширное изолированное внутриконтинентальное глубоководное озеро-море. Осадконакопление происходило в условиях сероводородного заражения придонных слоев воды.

Морские отложения палеогенового возраста накапливались также в полуизолированных, частично опресненных впадинах (Ульяновско-Саратовской, Украинской).

Континентальный седиментогенез наиболее широко проявлен в пределах Украинского щита. На большей его части на меловой каолиновой коре выветривания кристаллического фундамента залегает прерывистый покров отложений нижнего - среднего эоцена: кварцевые пески с прослоями каолиновых глин, углистых глин и бурых углей, содержащие остатки тропической и субтропической флоры.

В соответствии с этим выделяют два типа разрезов палеогена: южный и северный.

Южный тип разрезов палеогена характерен для областей, испытавших в этот период интенсивные опускания (Причерноморская и Прикаспийская впадины). Суммарная мощность палеогена - нижнего миоцена в пределах этих структур достигает в Причерноморской впадине 1-1,5 км (до 2 км).

Нижний и средний палеоген выражены мощной морской, относительно глубоководной толщей глинисто-мергелисто-известковистых отложений (250-500 м).

Олигоцен и нижний миоцен, залегающие на эоцене со следами перерыва, представлены мощной (до 500-1000 м) толщей темных глин, а также алевролитов и песчаников с конкрециями пирита, объединяемых в майкопскую серию. На северной границе Причерноморской впадины с южным краем Украинского поднятия (щита) нижняя часть майкопской серии замещается прибрежно-морскими отложениями, вмещающими Никопольскую группу месторождений осадочных оксидных марганцевых руд.

Северный тип разрезов характерен для областей слабого погружения (Ульяновско-Саратовская впадина). Общая мощность разреза палеогена- нижнего миоцена здесь не превышает 200-300 м.

Палеоцен и эоцен сложены (снизу вверх): кварц-глауконитовые пески и песчаники, алевролиты → опоки, диатомиты, иногда мергели, а также бурые угли → мелководные песчаники.

Олигоцен - нижний миоцен представлены глауконитовыми и кварцевыми песчаниками и алевролитами.

Полезные ископаемые палеогена немногочисленны. Это упоминавшиеся выше месторождения марганцевых руд (Pg3). диатомиты Среднего Поволжья (Pg2) и прибрежно-морские месторождения янтаря (Pg2).

Неогеновые отложения присутствуют в основном в южной части Русской плиты. Они выполняют Причерноморскую и Прикаспийскую впадины, а также покрывают маломощным чехлом ряд участков Украинского щита и Воронежской антеклизы. Плиоценовые отложения ингрессивно заполняют древние долины Волго-Камской речной системы. Морской неоген представлен осадками замкнутых и полуизолированных водоемов (озер-морей), лишенных связи с мировым океаном.

В Причерноморской впадине низы миоцена представлены регрессивной верхней частью майкопской серии (светлоокрашенные глины и пески) мощностью в несколько десятков метров. Верхняя часть миоцена - плиоцена общей мощностью до 500 м сложена (снизу вверх): мергелями (с пресноводной фауной) → мелководными карбонатными и терригенными отложениями, залегающими на нижележащих несогласно → известняками-ракушняками → мелководными песчано-глинистыми отложениями и, в верхней части, → континентальными красноцветными осадками.

Прикаспийская впадина после регрессии в конце майкопского времени на протяжении большей части миоцена оставалась приподнятой. Лишь в ее южной части отмечены мощные морские песчано-глинисто-мергелистые осадки, замещаемые к северу маломощными континентальными.

В начале плиоцена на юго-востоке Русской плиты в условиях жаркого засушливого климата происходит резкое падение уровня Каспийского бассейна (до 500 м ниже уровня океана), и площадь его сокращается в несколько раз (до размеров современной Южно-Каспийской впадины). Понижение базиса эрозии привело к глубокому врезанию рек Каспийского бассейна и выносу ими в Южно-Каспийскую впадину огромного количества обломочного (преимущественно песчаного) материала, образовавшего здесь мощную (первые километры) продуктивную (нефтеносную) толщу, с которой связаны основные нефтяные месторождения Азербайджана и Ирана. Время ее формирования названо веком продуктивной толщи.

Отметим здесь, что уровень русла палео-Волги этого времени находился на следующих отметках: -100-200 м (Татария), -300-400 м (Саратовское Заволжье), а дельта – в районе Апшеронского полуострова.

В конце века продуктивной толщи – начале акчагыльского века вследствие резкого глобального похолодания площадь Каспийского озера-моря стала расширяться. В связи с подъемом уровня базиса эрозии рек Каспийского бассейна эрозия в их долинах ослабевает и почти прекращается. В результате в долине палео-Волги происходит накопление аллювиальных, аллювиально-лимнических песчано-глинистых по составу отложений. Эта толща пресноводных отложений, выполняющая долину палео-Волги, получила название кинельской свиты. Мощность ее достигает 200-300 м.

Во второй половине акчагыльского века воды Каспийского бассейна заполнили территорию всей Прикаспийской синеклизы, Терско-Кумскую, Куринскую впадины и глубоко ингрессировали в долины палео-Волги (до Нижнего Новгорода), палео-Камы и палео-Белой.

В долине палео-Волги солоноватоводные отложения акчагыльского яруса (глины с конкрециями сидеритов и прослоями битуминозных сланцев) несогласно залегают на кинельских. Их мощность – 50-100 м.

В Прикаспийской впадине акчагыл представлен морской толщей (темно-серые глины с прослоями песков и ракушняков со своеобразной солоноватоводной фауной моллюсков) мощностью 200-500 м.

Квартер. На ВЕП пользуются развитием четвертичные отложения самой различной генетической принадлежности. Среди них выделяется комплекс морских отложений, сформированных в крупных водоемах, связанных с мировым океаном (Балтийское, Баренцево, Белое и Черное моря) и не связанных с ним (Каспийское озеро-море), континетальных (гляциальных и флювиогляциальных, эоловых, элювиальных, склоновых, озерных, аллювиальных и др.) толщ, образование которых обусловлено различными физико-географическими и климатическими обстановками, существовавшими на территории ВЕП в четвертичный период.

В течение четвертичного периода на ВЕП происходило чередование эпох похолодания и потепления, имевших глобальный характер. В эпохи наиболее резкого и интенсивного похолодания (примерные возрастные рамки: 480-380, 240-190, 125-110, 85-60 и 20-10 тыс. лет назад) северо-западная и срединная часть ВЕП подвергалась масштабным покровным оледенениям, распространявшимся с Балтийского щита и Полярного Урала. Эпохи глобального похолодания и оледенении сопровождались значительным (до отметки -100 м) понижением уровня мирового океана и морскими регрессиями. В межледниковые эпохи, напротив, происходило повышение уровня мирового океана и, как следствие,-увеличение площади морских бассейнов. Так, наиболее крупные в квартере трансгрессии Каспия связаны с эпохами потепления (апшеронская в эоплейстоцене, бакинская в раннем и хвалынская в позднем неоплейстоцене).

В целом в четвертичное время большая часть ВЕП, за исключением площадей, занятых морями, воздымалась. Амплитуды неоген-четвертичного поднятия составляли величины до 100-200 м и лишь участками (Приволжская, Бугульминская возвышенности и др.) достигали 250-300 м. Процессы горообразования (вероятно, связанные с областями проявления геодинамического режима эпиплатформенного орогенеза) с амплитудами блоковых воздыманий до 1000 м проявлены на весьма ограниченных площадях (Хибинские горы на Балтийском щите).

Образование Балтийского и Белого морей, а также Ладожского и Онежского озер связано с опусканием днищ этих водоемов с амплитудой до 200-500 м. Погружение нередко проявлялось в этой полосе в виде грабенообразных проседаний, концентрировавшихся в контурах рифейских авлакогенов (Кандалакшского, Ладожского, Центрально-Балтийского и др.). Отметим здесь, что суммарная амплитуда новейших (N-Q) опускании в северной части Каспийского моря составила до 5 км (четвертичных – до 1 км).

Балтийское море образовалось в конце позднего неоплейстоцена на месте доледниковой денудационной равнины у края ледникового щита примерно 13 тыс. лет назад и представляло собой в это время обширный приледниковый пресноводный озерный бассейн. Лишь в начале голоцена оно приобрело связь с Мировым океаном и после непродолжительного перерыва, в среднем голоцене, превратилось в солоноватоводное внутреннее море. Мощность континентальных (гляциальных, озерных и др,) и морских отложений на дне Балтийского моря достигает 50-100 м.

В Причерноморской и Прикаспийской впадинах распространены морские и, в меньшей степени, континентальные остатки, отлагавшиеся в пределах одноименных бассейнов. Их мелководные и прибрежные фации представлены песками я алевролитами с ракушечниками, а внутренние – глинами и глинистыми илами. В краевых частях этих бассейнов фиксируется чередование морских (фиксирующих эпохи межледниковий и потепления климата) и континентальных (отлагавшихся в периоды похолодания и ледниковых эпох).

Характер и тип континентального литогенеза на территории ВЕП в течение четвертичного периода определялся прежде всего климатическими условиями, господствовавшими в отдельные его отрезки в различных частях ВЕП, составом и особенностями залегания пород дочетвертичного субстрата, элементами и формами рельефа, в контурах которых эти отложения формировались.

В четвертичном разрезе северо-запада России отмечается до 3-4 разновозрастных ледниковых горизонтов, сложенных валунными суглинками, перемежающимися с синхронными им флювиогляциальными, лимногляциальными, и межледниковых горизонтов, представленных широким спектром континентальных отложений (аллювиальных, склоновых и др.)

В областях, примыкавших к ледниковым щитам (южные степные зоны Русской плиты), в ледниковые эпохи в условиях перигляциальной зоны накапливались эоловые по происхождению толщи лессов и лессовидных пород, перекрывавшие многометровым плащом все ранее сформированные геологические комплексы и формы рельефа (водоразделы, долины рек и др.).

В восточной внеледниковой области ВЕП формировались отложения разнообразного состава и происхождения:

- аллювиальные отложения, в основном песчано-глинистые по составу, в меньшей степени песчано-гравийно-галечниковые и глинисто-суглинистые (русловая, пойменная и старичная фации), слагающие террасы в долинах рек;

- элювиальные отложения (преимущественно глинистые, песчано-глинистые), образующие маломощный покров на водоразделах;

- делювиальные и солифлюкционно-делювиальные отложения (глинистые, песчано-глинистые, гравелито-песчано-глинистые и др.), формирующие шлейфы на пологих склонах речных долин и возвышенностей.

Относительно меньшим распространением среди четвертичных отложений ВЕП пользуются коллювиальные (Хибины), пролювиальные, карстовые (в областях развития карбонатных отложений каменноугольного и пермского возраста) и оползневые отложения и связанные с названными физико-геологическими процессами формы рельефа.