Подвижные пояса (переходные зоны и океаны)
Распад Пангеи-1 сопровождался заложением главнейших подвижных (геосинклинальных) поясов. Восточно-Европейская, Сибирская и Китайская платформы были разделены образовавшимся Урало-Охотским поясом, на месте которого в начале палеозоя существовал Палеоазиатский океан шириной до 4000 км, а Сибирская и Восточно-Европейская платформы находились в это время в южном полушарии. Структура этого Палеоазиатского океана была сложной и внутри него располагались микроконтиненты и островные дуги, обеспечивавшие фациальную изменчивость пород и мощный разнообразный вулканизм. Между Северной Америкой и Северной Африкой возник океанский бассейн - Япетус, преобразовавшийся в Атлантический подвижный пояс. Эти подвижные пояса как бы раскололи континенты, поэтому их называют межконтинентальными.
По окраинам древнего Тихого океана, который в позднем рифее в каком-то виде уже существовал, заложился Тихоокеанский подвижный пояс - окраинно-континентальный, так как ему был противопоставлен огромный океан. Рассмотрим историю подвижных поясов в раннем палеозое на некоторых наиболее характерных примерах.
Северные платформенные массивы разделялись океанскими впадинами, образовавшимися при расколе континентальной коры в конце позднего протерозоя. В современных эпипалеозойских складчатых поясах эти впадины с корой океанского типа маркируются раннепалеозойскими офиолитовыми комплексами, широко распространенными в Урало-Охотском складчатом поясе: в Центральном Казахстане, Западных Саянах и Кузнецком Алатау, Северной Монголии и в других местах. В некоторых из них, например, в Западной Монголии, устанавливается полный разрез пород офиолитовой ассоциации, начинающийся гипербазитами, сменяющимися выше основными породами - габбро и пироксенитами, дайковой серией, базальтовыми подушечными лавами и кремнистыми породами с прослоями известняков с нижнекембрийской фауной археоциат. Базальты обладают низким, менее 0,2 % содержанием К20 и относятся к типичным толеитовым океаническим разностям. Этот разрез похож на разрез современной коры океанского типа. Такие же офиолиты устанавливаются и в других местах, однако, они тектонически сильно нарушены, раздроблены и превращены в тектонический меланж (брекчию), что мешает реконструкции разреза. Эта офиолитовая ассоциация Урало-Охотского пояса начала формироваться в позднем рифее. Существует представление о том, что офиолиты являются реликтами сравнительно узких трогов с океанской корой, а не комплексами - "свидетелями" обширных океанов. Как бы то ни было, налицо сильное раздробление континентальной коры, вопрос лишь в том, как далеко оно заходило.
На этом меланократовом (ультраосновном и основном) фундаменте располагается мощнейшая (до 14-15 км) толща основных, средних и реже кислых вулканических пород. В других зонах накапливаются терригенно-карбонатные, часто флишоидные отложения, обладающие сложными фациальными переходами, так как в ордовике и силуре происходило резкое усложнение палеотектонической обстановки, когда формировались внутренние поднятия, которые размывались, и обломочные продукты сносились в соседние прогибы.
В конце раннего палеозоя происходит внедрение гранитоидных интрузивов и в позднем силуре - каледонская складчатость, превратившая большие пространства Урало-Охотского пояса в горно-складчатые сооружения, причленившиеся к байкальским и нарастившие стабильные участки земной коры в обрамлении древних платформ. Местами, например в Салаирском кряже и Кузнецком Алатау, складчатость произошла еще раньше - в середине кембрия и получила наименование салаирской.
Если и существовал в раннем палеозое бассейн с корой океанского типа (Палеоазиатский океан), то построен он был очень сложно. Его следы реставрируются и в Центральном Казахстане, где к востоку от жесткого блока - Кокчетав-Муюнкумского микроконтинента - располагаются мощные, свыше 9 км кембрийские и нижнеордовикские толщи с офиолитовой ассоциацией - гипербазитами, толеитовыми базальтами, яшмами, кремнистыми сланцами, сменяющимися во второй половине ордовикского периода более разнообразными вулканитами: андезито-базальтами и андезитами, граувакковыми песчаниками, терригенным флишем. В начале силура здесь происходят внедрение гранитов, а затем энергичная складчатость и накопление во впадинах континентальных моласс с кислыми и средними лавами и туфами. Пестрые по составу, но в целом андезитовые вулканогенные толщи ордовика в Чингизских горах могут быть интерпретированы как островодужные. Иными словами, по краям палео-океанского бассейна, маркируемого офиолитовой ассоциацией, в ордовике возникают островные дуги, океан замыкается, все толщи подвергаются складчатости и наращивают стабильные участки земной коры.
Однако не все подвижные области и системы в Центральном Казахстане замкнулись в каледонскую эпоху. Например, Джунгаро-Балхашская система, начавшая развиваться, так же как и соседние каледонские системы в венде или кембрии, по-видимому, на коре океанского типа, о чем свидетельствуют офиолиты, продолжала эволюционировать в позднем ордовике, силуре и раннем девоне, когда накопилась огромная (до 12 км) толща однообразных серо- и зелено-цветных песчано-глинистых отложений. Местами они были смяты в складки в середине девона, а в центральной части системы развитие продолжалось до позднего карбона и складчатость произошла только в поздней перми, сформировав герцинскую Джунгаро-Балхашскую складчатую систему.
Рассмотрим ранние стадии развития Уральской складчатой системы, возникшей как ответвление Палеоазиатского океанского бассейна. В пределах Урала выделяются два главных комплекса отложений: так называемые доуралиды, представленные метаморфическими породами докембрийского и кембрийского возраста: гнейсами, гранито-гнейсами и кристаллическими сланцами, причем первые нередко образуют куполовидные или овальные структуры; и уралиды, сложенные преимущественно вулканогенными и вулканогенно-осадочными породами с возрастом от ордовика до среднего карбона включительно. Этот комплекс уралид в зоне Восточного склона Урала распадается на две части: нижнюю, сложенную породами офиолитового комплекса, и верхнюю, представленную вулканическими породами известково-щелочной серии.
Зона Западного склона Урала целиком заложилась на опущенном крае эпираннепротерозойской Восточно-Европейской платформы. Граница между этими двумя крупнейшими зонами Урала проходит вдоль Главного Уральского разлома, представленного полосой серпентинитовой брекчии - меланжа.
Формирование Уральского океана началось в раннем ордовике, хотя с позднего рифея уже стали развиваться грабенообразные впадины и рифты. Некоторые геологи предполагают существование в это время так называемого Доуральского океанского бассейна, в пользу которого свидетельствует обнаружение разрезов отложений пассивной окраины. По мнению Л.П. Зоненшайна, В.Г. Кориневского, В.Г. Казьмина и других, этот бассейн раскрывался длительное время, примерно 120 млн. лет. В середине кембрия произошло частичное замыкание этого океана в результате предполагаемого столкновения Мугоджарского и Зауральского микроконтинентов с Восточно-Европейской платформой, о чем свидетельствуют складкообразовательные движения в середине кембрия. На складчатых и метаморфизованных породах несогласно залегает нижний ордовик. В раннем ордовике произошел новый раскол восточного края Восточно-Европейской платформы, который фиксируется контрастными вулканическими сериями пород: щелочными базальтами в ассоциации с риолитами. В свою очередь, эти вулканиты связаны с грубообломочными терригенными толщами, характерными для рифтов. В результате этого раскола Мугоджарский микроконтинент, сложенный докембрийскими метаморфическими породами, сместился к востоку, освободив пространство для Уральского палео-бассейна с корой океанского типа. Реликты пород этой стадии развития сохранились на Урале во многих местах и представлены классической офиолитовой ассоциацией, типичной для срединно-океанских рифтов и указывающей на расширение, спрединг океанского дна. Верхняя половина офиолитовой ассоциации прекрасно обнажена на Южном Урале и в Мугоджарах, в урочище Шулдак. Глубина образования подушечных лав в этом районе, судя по количеству пузырей, оценивается приблизительно в 3 км, что говорит о существовании глубокой океанской впадины.
Дальнейшая история Уральского палеоокеана в ордовике - среднем карбоне заключалась в возникновении вулканических островных дуг, как на океанской, так и на континентальной коре, раскрытии малых бассейнов с корой океанского типа, поглощении океанской коры в зонах субдукции и столкновении островных дуг разного типа, микроконтинентов и платформы с образованием сложной покровно-складчатой системы.
Повсеместно на Урале распространены силурийские, скорее нижнесилурийские комплексы океанских осадков, представленные кремнистыми, глинистыми, кремнисто-глинистыми сланцами, в основании разреза которых залегают толеитовые, типично океанские базальты. Это свидетельствует о продолжавшемся расширении, раскрытии Уральского океана в позднем ордовике и в силуре. В это же время островные дуги расчленялись и в их тылу вследствие растяжения возникали окраинные моря с корой океанского типа. Реконструируются осадки глубоководных желобов перед фронтом островных дуг в виде маломощных, так называемых конденсированных разрезов силура и нижнего девона.
Таким образом, ранний палеозой - это время заложения и расширения Уральского палеоокеана, ширина которого могла достигать 1500км. Трудности воссоздания раннепалеозойской тектонической и палеогеографической обстановок заключаются в том, что мы должны распутать клубок совершенно разнородных толщ, сближенных между собой, надвинутых друг на друга, смятых в складки и перемещенных от места первичного образования на большое расстояние.
В раннем палеозое в каледонский этап развития фиксируются следы и другого крупного океана - Палеоатлантического, или океана Япетус, запечатленные в породах складчатых сооружений по обе стороны современной Атлантики, с одной стороны, в так называемой Грампианской системе, располагающейся ныне в Ирландии, Великобритании и северной части Скандинавии, а с другой - в Гренландии и Аппалачских горах восточного побережья Северной Америки. Во внутренних зонах этой системы развита типичная офиолитовая ассоциация пород - гипербазиты, габброиды, базальтовые лавы, кремнистые сланцы, т.е. такие образования, которые могут отождествляться с бассейном океанского типа. В процессе его эволюции формировались мощные толщи глинистых сланцев, разнообразных песчаников, известняков, вулканитов, от базальтов до риолитов, лав и пирокластов и др. Присутствие андезито-базальтов, андезитов, дацитов в сочетании с граувакковыми песчаниками маркирует вулканические островные дуги, располагавшиеся по обе стороны Палеоатлантического океана, существование которого подтверждается палеомагнитными данными.
В позднем ордовике Палеоатлантический океан начал замыкаться, в краевых зонах в нем возникали системы островных дуг и впадин внутренних морей. В позднем силуре накопившиеся ранее мощные толщи осадков оказались смятыми в складки с образованием покровов и местами подняты в виде горных сооружений. В Грампианской системе на севере Европы, в Шотландии происходило внедрение крупных гранитных массивов, а в Скандинавии складчатые образования нижнего палеозоя оказались надвинутыми на кристаллические породы Балтийского щита на расстояние в 150-200 км. Каледонская складчатость нарастила стабильные области земной коры.
Таким образом, в северной части Палеоатлантической подвижной (геосинклинальной) системы к началу девона образовался складчатый каледонский шов, который отмечал собой столкновение Северо-Американского и Европейского материков. Если подобная реконструкция верна, то в Северо-Западной Шотландии, часто называемой платформой Эрия, на Лафотенских островах, находящихся к северо-западу от Норвегии вблизи ее берегов, мы должны видеть реликты Северо-Американского материка. Тот факт, что каледонские складчатые образования Скандинавии практически полностью аллохтонны, т.е. залегают в виде покровов, свидетельствует обих выжимании из зоны, расположенной где-то непосредственно к юго-востоку от Лафотенских островов.
Между Восточно-Европейской и Африкано-Аравийской платформами, начиная с рифея, существовал обширный подвижный сложно-построенный пояс - океан Палеотетис, время возникновения которого остается неясным. Охватывая пространство современной Средней Европы и Северной Африки на востоке, он, по-видимому, сливался с Палеоазиатским подвижным поясом. Известные в настоящее время редкие массивы дорифейских образований в пределах Средиземноморского пояса, например на Юго-Западном Памире, в Испании и в ряде других мест, не позволяют решить вопрос о наложенном или унаследованном характере развития пояса Палеотетис, разделившего Южные и Северные материки. Однако установлено, что на рубеже позднего протерозоя и палеозоя, в южной части Средиземноморского пояса довольно обширные участки подверглись байкальской складчатости, в результате которой они оказались причлененными к южному Гондванскому континенту и нарастили его. Свидетельством этого процесса являются красноцветные обломочные отложения молассового типа, а также продукты известково-щелочного вулканизма, развитые по северным окраинам Гондванского континента.
В дальнейшем, в течение всего палеозоя, эта эпибайкальская полоса развивалась как платформа, периодически затоплявшаяся мелким эпиконтинентальным морем, трансгрессии которого осуществлялись с севера и с востока, т.е. из океанской области, присутствие которой, как, впрочем, и устойчивой суши на юге, чувствуется все время. Подобное распределение отложений соответствует представлению о наличии континентальной окраины пассивного типа палеозойского океанского пояса - Палеотетис. Действительно, на юге располагалась приподнятая суша, севернее - край континента, периодически затапливавшийся морем, еще севернее - континентальный склон, обращенный к бассейну океанского типа, в котором отсутствовала континентальная кора. Эта пассивная окраина прослеживается в субширотном направлении от Северной Африки через Южные Альпы и Динарские горы до Эльбруса и Юго-Западного Памира на востоке. Конфигурация пояса в то время была, конечно, не такая, какую мы видим в настоящее время.
Палеозойскую структуру и историю развития Средиземноморского пояса в границах бассейна Палеотетис восстановить очень трудно, так как палеозойские образования расположены лишь фрагментами. Северная половина пояса обладала сложным структурным планом, который определялся наличием бассейнов с корой океанского типа, разделявшихся зонами с корой либо континентального, либо субконтинентального типов. Следами бассейнов первого типа могут служить офиолиты, слагающие ряд покровных пластин в Альпах; Вардарскую зону, в месте пережима складчатых сооружений Динарид и Южных Карпат; в зоне Передового хребта Большого Кавказа. Время образований этих прогибов с корой океанского типа, по-видимому, различное и часть из них заложилась еще в докембрии, а другая часть является новообразованной, сформировавшейся за счет растяжения коры в ордовикский период. Следовательно, ряд прогибов был унаследован, а некоторые прогибы были вновь сформированными благодаря импульсам спрединга, возникавшим в различных местах.
Кое-где уже в силуре началось закрытие бассейнов и образование складчатой структуры, подвергавшейся размыву, о чем говорят гальки пород офиолитовой ассоциации в силурийских отложениях Передового хребта Большого Кавказа. К началу девона уже во многих местах - на Карпатах, Большом Кавказе, в Закаспии (Туранская эпигерцинская плита) - были образованы крупные массивы, обладавшие континентальной корой, гранитометаморфический слой, который мы и наблюдаем сейчас.
Выводы. В позднем рифее-венде начались распад суперматерика Пангея-1 сформировавшегося в конце раннего протерозоя, и заложение основных подвижных (геосинклинальных) поясов. К этому времени относится оформление крупного межконтинентального океанского бассейна - Палеотетис, разделившего суперматерик на Лавразию и Гондвану. Второй крупный межконтинентальный Урало-Охотский пояс возник в позднем рифее - венде в центре Лавразии, где был сформирован Палеоазиатский океан.
В раннем палеозое произошло сближение крупных материков, обладавших мощной континентальной корой, что привело к полному или частичному закрытию океанских бассейнов, смятию в складки накопившихся там отложений, их раздавливанию, выжиманию и метаморфизму. Все это привело к формированию горно-складчато-надвиговых сооружений. Так, в среднем кембрии салаирская складчатость нарастила обрамление Сибирской платформы; в середине ордовикского периода складчатости подверглись северные части Атлантического подвижного пояса (Шпицберген, Восточная Гренландия); обширные территории были затронуты и консолидированы в позднем силуре каледонской складчатостью: центральные зоны Урало-Охотского пояса, включающие Центральный Казахстан и Северный Тянь-Шань; часть Атлантического подвижного пояса: северная Скандинавия, большая часть Великобритании, Аппалачи на востоке Северной Америки; ряд других районов по окраинам Тихого океана: Австралия, Восточный Китай. Место Палеоатлантического океана - Япетуса - занимал теперь единый Евро-Американский материк, состоящий из "не дошедших" друг к другу Северо-Американской и Восточно-Европейской древних платформ, как бы "сваренных" между собой швом каледонид. Палеоазиатский океан значительно сократился в размерах и его внутренняя структура усложнилась. Существовал океан Палеотетис, однако его размеры, скорее всего не увеличивались.
Платформы северного ряда периодически затоплялись мелководными эпиконтинентальными морями, в которых шло накопление терригенно-карбонатных отложений. В пределах морских пространств существовали большие низменные острова, а около берегов - обширные дельтовые низменности, озера, болота, сложная система речных русел. В позднем силуре большинство этих платформ подверглось поднятию, что привело к их осушению. Суперматерик Гондвана в раннем палеозое был приподнят.
В раннем палеозое климатическая зональность была выражена достаточно четко. Вендское похолодание сменилось потеплением, трансформировавшимся в кембрийский период в тропический климат, о чем свидетельствует широкое распространение соленосных и сульфатных формаций и карбонатных органогенных построек. Крупнейшие области соленакопления располагались в кембрии на Сибирской платформе. В конце кембрия климат стал более мягким, гумидным в тех районах, где ранее он был аридным. Ордовикский период характеризовался постепенным изменением климата и в позднем ордовике в Южной Америке и Африке уже известны ледниковые отложения. Прохладные климатические условия существовали и в начале силурийского периода, так как морены этого возраста обнаружены в Южной Америке (Бразилия, Аргентина, Боливия). Такой же климат был и на севере Африки. Однако в Евразии и в Северной Америке фиксируются тропические климатические условия, судя по карбонатно-сульфатным, соленосным, доломитовым и карбонатным (органогенным) формациям. Аридная климатическая зона в это время прослеживается на севере Канады, в северной части территории СССР и на Сибирской платформе. Условия влажного тропического климата устанавливаются в близэкваториальной зоне Евразии, протягивающейся от Новой Земли, через Урал и Казахстан в Алтае-Саянскую область.
Следовательно, в силуре потепление захватило значительные пространства Земли. В раннем палеозое суша была лишена растительности и только в силуре впервые появляются травянистые и кустарниковые псилофиты, произраставшие в болотистых низменностях.
Краткий обзор климатической зональности раннего палеозоя достаточно ясно показывает, что, будучи нанесенной на контуры современных материков в современных координатах, она очень плохо согласуется с современными широтами. Понять раннепалеозойскую климатическую зональность можно только с учетом значительного изменения местоположения континентов по сравнению с современным, т.е. прибегнуть к реконструкции на основе концепции тектоники плит. Такие реконструкции показывают, что нынешние северные древние платформы - Северо-Американская, Восточно-Европейская, Сибирская, Китайская - в кембрийский период располагались в низких широтах, в экваториальной зоне, причем все они находились в южном полушарии, тогда как северное было океанским. Суперконтинент Гондвана, наоборот, располагался в высоких широтах и южный полюс в ордовикский период находился где-то вблизи Северной Африки, где и фиксируются следы покровного оледенения. Такое положение древних платформ и континентов уже хорошо согласуется с климатической зональностью, намеченной по литологическим данным, учитывая даже тот факт, что в кембрийский период климат был в целом более теплым, нежели современный. Палеомагнитный экватор этого времени совпадал с палеоэкваториальным климатическим поясом, чем и объясняется закономерная смена влажных тропических зон аридными, гумидными и более холодными.
Таким образом, реконструкция положения материков на мобилистской основе, несмотря на все сложности и недостаточность данных хорошо объясняет многие палеогеологические, палеотектонические и палеоклиматические особенности раннепалеозойского времени.
В раннем палеозое механизм тектоники литосферных плит "работал" уже в полном объеме. Сформировались крупные межконтинентальные подвижные пояса и обширные пространства с корой океанского типа. Дальнейшая эволюция земной коры происходила на фоне сближения материковых глыб и закрытия океанских бассейнов, что привело к формированию горно-складчатых сооружений.
- ? -
1. Какие основные этапы развития и складчатости выделяются в палеозойской эре?
2. Какие основные стратиграфические подразделения включены в нижний палеозой?
3. В чем заключается смена органического мира на рубеже докембрия и фанерозоя?
4. Каков был органический мир раннего палеозоя?
5. Какова была палеотектоническая обстановка в раннем палеозое?
6. История развития платформ северного ряда в раннем палеозое.
7. Что происходило в раннем палеозое в пределах Гондваны?
8. Какие складчатые пояса образовались в раннем палеозое?
9. Какая палеотектоническая и палеогеографическая обстановки существовали в раннем палеозое на месте складчатого сооружения Урала?