Глава 6 этапы неотектонической эволюции земной коры

6.1. Общая характеристика киммерийско-альпийского этапа и неотектонической стадии

Киммерийско-альпийский этап - один из многих в истории тектонического развития земной коры запада Восточно-Европейского кратона. К таким этапам отнесены три доплатформенные; два доплитные: квазиплатформенный готский (1650±50 - 1350±50 млн. лет), катаплатформенный раннебайкальский (1350±50 – 600±20 млн. лет); и четыре плитные: позднебайкальский (600±20 - 530±10 млн. лет), каледонский (530±10 - 400±10 млн. лет), герцинский (400±10 - 230±5 млн. лет), киммерийско-альпийский (230±5 млн. лет – настоящее время) [3, 5, 62, 259-261].

Сравнение геодинамических показателей трех последних из перечисленных этапов тектогенеза, приходящихся на фанерозой, свидетельствует, что общей чертой этих этапов являются крупномасштабные (глобальные) циклические колебания уровня океана (и средней высоты континентов) с амплитудой до 500-600 м и периодом порядка 200 млн. лет, отчетливо коррелирующие с изменениями средней скорости движения литосферных плит (скорости спрединга срединно-океанических хребтов и величины теплового потока через океаническое дно (рис. 6.1). Такие циклы известны в геологической литературе под названием циклов Бертрана [287].

Второй характерной особенностью трех фанерозойских этапов тектогенеза является выделение внутри каждого из них нескольких циклов второго порядка (“малых тектонических циклов”, соответствующих подэтапам и стадиям) продолжительностью в десятки млн. лет, в составе которых в свою очередь различаются еще более кратковременные циклы третьего порядка (первые млн. лет), разграничиваемые фазами тектонической активизации.

Из рис. 6.1 следует, что максимальным уровням океана и глобальным трансгрессиям на платформах достаточно отчетливо отвечают пики средней скорости движения литосферных плит и теплового потока. Такой характер взаимосвязи скорости океанского спрединга и уровня океана объясняется большей высотой и массивностью быстроспрединговых (высокоскоростных, скорости спрединга более 8 см/год) срединно-океанических поднятий (например, современного Восточно-Тихоокеанского) по сравнению с низкоскоростными (до 4 см/год) срединно-океаническими хребтами (Срединно-Атлантический, Красное море, Аденский залив и др.)[110-111].

Значительная разница в высоте и морфологии сопряженных с зонами спрединга поднятий и преобладание в определенном геохронологическом интервале одного из названных типов срединно-океанических хребтов определяет закономерные различия в средней глубине океанов и, следовательно, суммарном объеме океанических впадин, при сокращении которого в периоды возрастания средней скорости спрединга избыточная часть водной массы «выплескивается» на континенты и происходят глобальные трансгрессии морей.

Из того же рисунка видно, что самый высокий средний уровень океана и глобальные трансгрессии на платформах отмечаются приблизительно в середине каждого из этапов, а самый низкий (соответствующий глобальным регрессиям на континентах) закономерно повторяется в конце рассматриваемых крупных тектонических циклов (этапов).

Третья отличительная черта всех основных этапов тектогенеза в фанерозое – совпадение их заключительных интервалов (стадий) с эпохами материковых оледенений, которые, скорее всего, являются следствием не только перемещения плит в область географических полюсов, но и зависят от высоты континентов.

Киммерийско-альпийский этап характеризуется всеми тремя перечисленными особенностями. Его продолжительность составляет около 230 млн. лет. Максимальный за весь фанерозой уровень океана и наиболее высокие скорости океанского спрединга приходятся на середину этапа (поздний мел и начало палеогена).

Начало заключительного «малого тектонического цикла» и самое резкое падение уровня океана приходятся на поздний олигоцен. Оно совпадает с началом коллизии Африканско-Аравийской и Евразийской литосферных плит, закрытием океана Тетис и савской фазой альпийского орогенеза. Этот глобальный рубеж отвечает началу материкового оледенения Антарктиды, а весь рассматриваемый «малый тектонический цикл» - неотектонической или новейшей (позднеальпийской) стадии киммерийско-альпийского этапа.

Большая часть киммерийско-альпийского этапа на территории запада Восточно-Европейского кратона доминировали внутриплитные геодинамические обстановки, характеризовавшиеся развитием платформенных синеклиз, впадин и относительно малоамплитудных поднятий. При этом наблюдалась прямая корреляция возрастания либо сокращения средней скорости юрско-мелового и кайнозойского спрединга в Атлантике с чередованием соответственно транс­грессивных и регрессивных циклов, которые в общих чертах отвечают основным морским и терригеным формациям и стадиям киммерийско-альпийского этапа. Рифтогенная геодинамическая обстановка, приуроченная к восточной части акватории Балтийского моря начала складываться только в самом конце этапа (средний и поздний плейстоцен) [53].

Киммерийско-альпийский этап подразделяется на три подэтапа: киммерийский (позднетриасово-юрский), ларамийский (меловой), альпийский (палеоцен-антропогеновый), которые соответствуют рассмотренным в 3 главе трем структурным этажам киммерийско-альпийского комплекса. Длительность первого из перечисленных подэтапов составляет около 90 млн. лет (230-140 млн. лет назад), второго – 75 млн. лет (140- 65 млн. лет назад). Третий, - альпийский, - подэтап продолжается в течение 65 млн. лет и не завершен до настоящего времени. Каждый из этих подэтапов в свою очередь распадается на стадии. Всего в составе киммерийско-альпийского этапа обособлено 6 стадий: позднетриасово-среднеюрская (раннекиммерийская, 230-155 млн. лет назад), келловейско-оксфордская (позднекиммерийская, 155 – 140 млн. лет назад), валанжинско-аптская (раннеларамийская, 140 – 108 млн. лет), альб-позднемеловая (позднеларамийская, 108 - 65 млн. лет), палеоцен-раннеолигоценовая (раннеальпийская, 65 – 28 млн. лет), позднеолигоцен-четвертичная (позднеальпийская, неотектоническая, новейшая, 28 млн. лет – настоящее время). Этим стадиям отвечают «малые тектонические циклы», осложняющие основные эпохи орогенеза (отвечающие трем подэтапам): киммерийскую, ларамийскую и альпийскую.

Киммерийский подэтап состоит из двух стадий: позднетриасово-среднеюрской и келловейско-оксфордской.

Позднетриасово-среднеюрская (раннекиммерийская) стадия. Соответствует геодинамической обстановке зарождающегося океанского рифта в Атлантике, началу раскрытия нового океана, пфальцской и раннекиммерийской фазам тектогенеза в Южной и Центральной Европе (см. рис. 3.1). Отражена коллизионными обстановками в области Тетиса, поднятиями на западе Восточно-Европейского кратона, регрессией моря и широким развитием верхнетриасово-среднеюрских конти­нентальных буроугольных формаций.

Келловейско-оксфордская (позднекиммерийская) стадия. Сопряжена с прогрессирующим раскрытием Атлантики при замедлении средней скорости океанского спрединга, трансгрессиями в конце средней - начале верхней юры и накоплением келловейско-оксфордской терригенно-карбонатной формации на территории Беларуси и смежных областей Восточно-Европейского кратона. Начало стадии приходится на среднекиммерийскую фазу тектонической активизации, окончание – на позднекиммерийскую. Распространение на территории Беларуси морских отложений свя­зано с формированием крупнейших мезокайнозойских структур: Датско-Польского прогиба на западе и Припятско-Днепровской (Украинской) синеклизы на юго-востоке.

Ларамийский подэтап включает валанжинско (неоком)-аптскую и альб-позднемеловую стадии.

Валанжинско-аптская (раннеларамийская) стадия. Характеризуется невысокой скоростью спрединга и движения литосферных плит, относительно спокойным тектоническим режимом, накоплением на площади Беларуси сероцветной терригенной песчаной нижнемеловой формации. Одновременно с раскрытием Североморских рифтов происходило дифференцированное погружение Датско-Польского прогиба вдоль линии Тейссейра-Торнквиста. Его развитие определяло региональный наклон к западу всех центральных и западных тектонических структур Беларуси и трансгрессию мелководного моря с востока.

Альб-позднемеловая (позднеларамийская) стадия ларамийского подэтапа. Отвечает времени проявления австрийской, субгерцинской и ларамийской фаз орогенеза, раскрытием моря Лабрадор, впадин Норвежского и Гренландского морей, значительным ростом средней скорости спрединга в Атлантике и наибольшей по своим масштабам трансгрессией в фанерозое (см. рис. 6.1.). На западе Восточно-Европейкого кратона размещались обширные эпиконтинентальные морские бассейны. Структурный план региона определялся дальнейшим погружением (под влиянием опускания в Польско-Датском прогибе) и возрастанием уклона к западу Западно-Белорусской моноклинали и развитием на периферии Припятско-Литовской синеклизы Восточно-Белорусской центриклинали. В конце стадии инверсия Польско-Датского прогиба (маастрихт) и возникновение Поморско-Куявского вала вызвали стабилизацию структурного плана на западе Беларуси [ 3].

Альпийский подэтап включает две стадии: палеоцен-раннеолигоценовую и позднеолигоцен-четвертичную.

Палеоцен-раннеолигоценовая (раннеальпийская) стадия. Соотносится с окончанием спрединга в морях Лабрадор и Баффина, прогрессирующим коллизионным сжатием в Альпийской области (иллирийская, пиренейская фазы орогенеза). В палеогене (до середины олигоцена) одновременно с интенсивным орогенезом в Альпийской складчатой области нисходящие тектонические движения субширотным поясом охватили юг территории Беларуси. В связи с этим новая трансгрессия, после перерыва в осадконакоплении на границе мезозоя и кайнозоя начавшаяся со стороны Припятско-Днепровской синеклизы, распространилась далеко на запад - до Польско-Литовской впадины. в позднем эоцене (киевская сви­та) трансгрессия достигла максимального развития и охватила весь юг Беларуси: моррские бассейны в пределах Припятско-Днепровской и Польско-Литовской синеклиз соединились между собой.

Позднеолигоцен-четвертичная (позднеальпийская, неотектоническая) стадия альпийского подэтапа. Неотектоническая стадия завершает киммерийско-альпийский этап и включает отрезок геологического времени с мо­мента ухода последнего морского водоема и окончатель­ного установления в регионе континентальных условий. Начало стадии относится к рубежу между ранним и позним олигоценом и соотносится с савской фазой тектогенеза.

Неотектоническая стадия выделяется в истории геологического развития территории Беларуси рядом особенностей: во-первых, в сравнении с предшествующим временем относительно «спокойного» постгерцинского развития, степень тектонической активности территории заметно возросла; во-вторых, произошла тектоническая перестройка структурного плана, сопровождавшаяся инверсией части крупных допозднеолигоценовых платформенных структур и появлением новых структурных форм; в-третьих, ход геодинамических процессов характеризовался изменчивостью во времени и пространстве; в-четвертых, в формировании структуры верхней части земной коры существенную роль сыграли экзогеодинамические факторы (покровные древнематериковые оледенения, техногенез). При этом на эволюцию неотектонических процессов влияли как внутриплатформенные (особенно начавшийся в самом конце новейшей стадии континентальный рифтогенез в сводовой части Балтийского щита), так и внешние по отношению к кратону геодинамические события (развитие Альпийско-Карпатского орогена).

Амплитуда неотектонических вертикальных движений за время с середины олигоцена в пределах запада платформы достигала 500 м, а возможно, и более. При этом наиболее приподнятыми оказались территория Украинского щита, Волынской моноклинали и Воронежской антеклизы. Одновременно максимальное опускание испытали акватория Балтики и площади, примыкающие к Балтийскому морю, особенно побережье Рижского и Куршского заливов, южные районы Самбийского полуострова. Здесь прогибание исходной поверхности нередко превышало 100 м, проявляя тенденцию к увеличению отрицательных значений в сторону акватории Балтики.

Такой характер неотектонической деформации привел к перестройке структурного плана, сформировавшегося в мезозое и начале кайнозоя, и образованию вместо ранее существовавшего южного новообразованного перекоса от названных положительных структур к Балтике.

В результате изменения характера напряжений в земной коре в новейшее время сформировалась новая сеть разрывных нарушений, лишь частично наследующая более древнюю. Характерная черта неотектонической стадии - значительная гляцигенная переработка отложений приповерхностной части платформенного чехла региона (на глубину до нескольких сотен метров). Возникшие в результате гляциодислокации по своим площадным габаритам близки к локальным структурам, а по вертикальной амплитуде нередко превышают их на порядок.

6.2. Стадийность формирования неотектонических структур

Полученные в ходе исследования геологические данные свидетельствуют о том, что во время неотектонической стадии ход тектонических и геодинамических процессов не оставался однородным. Исходя из этого, неотектоническую стадию можно разделить на три подстадии: позднеолигоцен-среднемиоценовую, позднемиоцен-раннеплейстоценовую и средне-позднеплейстоценовую. Как видно из рис. 6.2, названные подстадии обнаруживают закономерную связь с колебаниями уровня океана, развитием региональных трансгрессий морских бассейнов Мезо- и Нео-Паратетиса, а также циклическими изменениями скорости спрединга в Центральной Атлантике, скорости сближения Евразийской и Африканской литосферных плит, суммарного объема продуктов вулканических извержений, а также средней скорости неотектонических движений в коллизионном Альпийско-Гималайском складчатом поясе.

6.2.1. Позднеолигоцен-среднемиоценовая подстадия

Начало позднеолигоцен-среднемиоценовой подстадии примерно соответствует савской фазе альпийского тектогенеза (см. рис. 3.1, 6.2). Эта подстадия характеризуется активизацией на западе Восточно-Европейского кратона восходящих тектонических движений, размах которых в это время измерялся десятками метров, иногда достигал 100 м [53, 134].

Рассматриваемая подстадия в общих чертах унас­ледовала предшествовавший новейшему времени характер тектонических движений: судя по распространению континентальных отложений в позднем олигоцене и первой половине неогена, осадконакопление происходило, главным образом, на площадях, соответствовавших наиболее глубоким ча­стям существовавших ранее морских палеогеновых бас­сейнов. Следовательно, в течение позднеолигоцен-среднемиоценовой подстадии не произошло существенной пере­стройки структурного плана, хотя первые признаки бу­дущих преобразований уже наметились.

О режиме первой подстадии неотектонической стадии го­ворят соотношения площадей развития и мощности на­копившихся в это время отложений. Строение и распро­странение верхнеолигоцен-среднемиоценовой буроугольной формации указывает на то, что максимально опущенной была южная часть региона, примерно соот­ветствующая площади Брестской впадины и Припятского прогиба. При этом в пределах Припятского проги­ба накопление осадков преимущественно шло у его южного борта и на западе. На рубеже палеогена и нео­гена воздымание северных склонов Украинского щита и Волынской моноклинали привело к постепенному выравниванию территории Белоруского Полесья и интенсивному угленакоплению в среднем миоцене.

Из-за активизации раз­рывных нарушений (Южно-Припятский разлом, систе­ма разломов у южного борта Микашевичско-Житковичского выступа, на западе и востоке Полесской седлови­ны) и дифференцированных движений с амплитудой до нескольких десятков метров активизировались карстовые процессы и выщелачивание девонских солей. Особенно интенсивно растворение солей происходило по западной периферии фаменской соленосной толщи и в сводах наиболее приподнятых соляных поднятий.