Обширная область выхода на поверхность пород кристаллического фундамента платформы называется кристаллическим щитом. Эти районы характерны тем, что они представляют собой старые, устойчивые горные породы, которые подверглись минимальной эрозии и не покрыты более молодыми отложениями.
Кристаллический щит часто играет важную роль в геологии и минералогии, так как в таких зонах могут находиться значительные запасы полезных ископаемых, а также они являются интересными с точки зрения изучения истории Земли и процессов, происходивших в её недрах.
Платформа в геологии
Платфо́рма (континентальная платформа), в геологии – основной структурный элемент континентов – крупная (несколько тысяч км в поперечнике), относительно устойчивая глыба континентальной земной коры . Строение платформ на бóльшей части их площади характеризуется двухъярусностью: в основании залегает интенсивно деформированный, часто метаморфизованный и пронизанный гранитными и другими интрузиями фундамент , который несогласно перекрывается осадочным чехлом (местами с участием вулканических покровов), залегающим , как правило, субгоризонтально и не затронутым метаморфизмом.
Древние платформы
Платформы с докембрийским фундаментом именуются древними (в зарубежной и отчасти российской литературе древние платформы часто называют кратонами). Они составляют ядра современных континентов (кроме Евразии, в составе которой 6 древних платформ – Восточно-Европейская , Сибирская , Индостанская, Китайско-Корейская , Южно-Китайская , Таримская) и граничат либо с более молодыми подвижными поясами , которые на них обычно надвинуты, либо с океанами. У большинства древних платформ северного ряда ( Северо-Американской , Восточно-Европейской, Сибирской) фундамент имеет раннедокембрийский – архейско-раннепротерозойский – возраст. Фундамент древних платформ южного ряда ( Южно-Американской , Африкано-Аравийской , Индостанской, Австралийской , Антарктической) моложе – он окончательно сформировался на протяжении позднего протерозоя. Поэтому ряд исследователей к собственно древним относят только платформы северного ряда, а платформы южного ряда именуют докембрийскими.
Тектоническая карта мира. Тектоническая карта мира.
Породы фундамента всех древних платформ обычно метаморфизованы в амфиболитовой и гранулитовой фациях регионального метаморфизма и сильно гранитизированы (отсюда название «кристаллический фундамент»).
Молодые платформы
Платформы с более молодым фундаментом (конец протерозоя, палеозой – мезозой) известны как молодые; они располагаются в пределах стабилизированных частей фанерозойских подвижных поясов (например, Западно-Сибирская платформа – в пределах Урало-Охотского пояса ).
Ландшафт Западно-Сибирской платформы (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия). Соловьёв. Ландшафт Западно-Сибирской платформы (Ямало-Ненецкий автономный округ, Россия). Соловьёв. Фундамент молодых платформ, как правило, слабо метаморфизован (обычно не выше зеленосланцевой фации) и отличается от осадочного чехла в основном своей интенсивной дислоцированностью , поэтому нередко называется «складчатым основанием». Молодые платформы разделяют соответственно возрасту складчатого основания на эпибайкальские (например, Баренцево-Печорская , Мёзийская платформы), эпикаледонские , эпигерцинские (например, Западно-Сибирская, Скифская и Туранская платформы), эпикиммерийские . Некоторые молодые платформы имеют разновозрастный фундамент (например, Западно-Европейская платформа ).
Платформенные структуры
Фундамент платформ может выступать на поверхность, образуя щиты (крупные выступы в пределах древних платформ) или массивы (более мелкие выступы древних и молодых платформ). Площади платформ, покрытые осадочным чехлом, именуют плитами (в зарубежной литературе – собственно платформы).
Балтийский щит. Выходы метаморфических пород по берегам Варангер-фьорда (Северо-Восточная Норвегия). Балтийский щит. Выходы метаморфических пород по берегам Варангер-фьорда (Северо-Восточная Норвегия).
Складчатый фундамент молодых платформ, за редким исключением (например, Западно-Европейская платформа), на поверхность не выходит, поэтому молодые платформы часто называют плитами. На периферии платформ находятся перикратонные опускания . Крупные поднятия фундамента внутри плит известны как антеклизы , а впадины – как синеклизы , в основании которых нередко обнаруживаются глубокие (до 10–12 км) рифтогенные прогибы , ограниченные разломами, – авлакогены . Более мелкие линейные дислокации чехла называют валами; они состоят из ещё более мелких и пологих поднятий.
Тектонические движения, сейсмичность, магматизм
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 (отмечается проявление траппового магматизма, излияние щелочных базальтов , формирование щёлочно — ультраосновных кольцевых интрузий и кимберлитовых трубок).
Сибирская платформа. Траппы плато Путорана (Красноярский край, Россия). Сибирская платформа. Траппы плато Путорана (Красноярский край, Россия).
Мощность земной коры. Глубина залегания астеносферы
Континентальная кора в пределах платформ имеет мощность 30–40 км; из них до 5 км (реже 10–15 км и более – например, в пределах Прикаспийской синеклизы Восточно-Европейской платформы) приходится на осадочный слой. Астеносфера залегает под платформами на глубинах от 100–150 до 200–250 км и отличается повышенной по сравнению с подвижными поясами вязкостью .
Полезные ископаемые
Осадочный чехол платформ вмещает залежи нефти и природного горючего газа (Западная Сибирь и др.), углей , каменной и калийных солей (бóльшей частью в авлакогенах), фосфоритов , осадочных железных руд , бокситов , россыпи различных тяжёлых минералов. Прикаспийская синеклиза Восточно-Европейской платформы. Добыча каменной соли на озере Баскунчак (Астраханская область, Россия).
Прикаспийская синеклиза Восточно-Европейской платформы. Добыча каменной соли на озере Баскунчак (Астраханская область, Россия). Фундамент заключает месторождения железных ( железистые кварциты ), марганцевых и никелевых руд, алмазов (в кимберлитовых трубках), золота и др. Хаин Виктор Ефимович
Общее землеведение
Геосинклинальные области и платформы образуют главнейшие структурные блоки земной коры, находящие отчетливое выражение в современном рельефе.
Самыми молодыми структурными элементами материковой земной коры являются геосинклинали. Геосинклиналь – это высокоподвижный, линейно-вытянутый и сильно расчлененный участок земной коры, характеризующийся разнонаправленными тектоническими движениями высокой интенсивности, энергичными явлениями магматизма, включая вулканизм, частыми и сильными землетрясениями. Геологическая структура, возникшая там, где движения имеют геосинклинальный характер, носит название складчатой зоны. Таким образом, очевидно, что складкообразование характерно, прежде всего, для геосинклиналей, здесь оно проявляется в наиболее полной и яркой форме. Процесс геосинклинального развития сложен и во многом еще не достаточно изучен.
В своем развитии геосинклиналь проходит несколько стадий. На ранней стадии наблюдается общее погружение и накопление в геосинклинали мощных толщ морских осадочных (характерны флиши – закономерное, тонкое чередование песчаников, глины и мергелей) и вулканогенных (лавы основного состава) пород. На средней стадии, когда в геосинклиналях накапливается толща осадочно-вулканических пород мощностью 8—15 км, процессы погружения сменяются постепенным вздыманием, осадочные породы подвергаются складкообразованию, а на больших глубинах – метаморфизации, по трещинам и разрывам, пронизывающим их, внедряется и застывает кислая магма. В позднюю стадию на месте геосинклинали под влиянием общего вздымания поверхности возникают высокие складчатые горы, увенчанные активными вулканами с излиянием лав среднего и основного состава; впадины заполняются континентальными отложениями, мощность которых может достигать 10 км и более. С прекращением процессов вздымания высокие горы медленно, но неуклонно разрушаются, пока на их месте не образуется холмистая равнина – пенеплен – с выходом на поверхность «геосинклинальных низов» в виде глубоко метаморфизованных кристаллических пород.
Пройдя геосинклинальный цикл развития, земная кора утолщается, становится устойчивой и жесткой, не способной к новому складкообразованию. Геосинклиналь переходит в иной качественный блок земной коры – платформу. Выровненные жесткие глыбы впоследствии испытывали медленные поднятия или опускания. В периоды опусканий на их поверхности в результате трансгрессий отлагались толщи осадочных пород – так на складчатом основании молодой платформы формируется осадочный чехол.
На протяжении геологической истории Земли наблюдался ряд эпох интенсивного складчатого горообразования с последующей сменой геосинклинального режима на платформенный. Наиболее древние из эпох складкообразования относятся к докембрийскому периоду, затем следуют байкальская (конец протерозоя – начало кембрия), каледонская, или нижнепалеозойская (кембрий, ордовик, силур, начало девона), герцинская, или верхнепалеозойская (конец девона, карбон, пермь, триас), мезозойская (,киммерийская), альпийская (конец мезозоя – кайнозой) эпохи.
В нижнем палеозое около докембрийских платформ существовала геосинклиналь, получившая название каледонской. В конце силура и начале девона – в каледонскую горообразовательную эпоху – на месте этой геосинклинали возникли складчатые горы. Они занимали огромные площади в Европе, Азии, Америке и частично в Африке. До настоящего времени каледонские структуры сохранились в Шотландии (Северо-Шотландское нагорье), Скандинавии (Скандинавские горы), на Шпицбергене, в Гренландии (Восточно-Гренландские горы), Лабрадоре, а В Забайкалье, по Енисею, на западе Казахстана (Казахский мелкосопочник) и местами в Центральной Азии, т. е. вокруг всех трех северных платформ, а также частично в Австралии.
Во второй половине девонского и в каменноугольном периоде существовала герцинская геосинклиналь. Герцинский возраст имеют Урал, складчатый фундамент Западно-Сибирской низменности, Таймыр, равнины и многие горы Средней и Центральной Азии, Месета, Центральный Французский массив, горы Средней Европы, Аппалачи, Капская область, Австралийские Альпы.
Мезозойская геосинклиналь – система островов и горных хребтов – протягивается вдоль побережья Тихого океана по Восточной Азии, Новой Гвинее, Австралии, Новой Зеландии, Антарктическому полуострову и по западным берегам обеих Америк.
Альпийская геосинклиналь простирается от Атласа через Южную Европу, Крым, Кавказ, Переднюю Азию, Гималаи, Бирму до Индонезии, где она пересекается с Тихоокеанской.
Горообразовательные процессы происходили в конце мезозоя в Тихоокеанской геосинклинали и в кайнозое – в Альпийской.
Геосинклинали в процессе своего развития переходят в платформенные области и таким образом увеличивают площади материков. Горы, возникшие в геосинклиналях, в последующем снижаются выветриванием и денудацией, а корни складок превращаются в фундамент платформы. Многие палеозойские платформы во время альпийской складчатости были затронуты повторным горообразованием и превратились в возрожденные горы.
Современными геосинклиналями на Земле являются области, занятые глубоководными морями, относимыми к группам внутренних, полузамкнутых и межостровных морей. Примером современного геосинклинального пояса на стадии своего закрытия может служить бывший океан Тетис. В его состав входят морские впадины Средиземного,
Черного и южной части Каспийского моря с окружающими их сложно построенными кайнозойскими складчатыми горными странами. Современный вулканизм и активная сейсмичность указывают на продолжающуюся активность тектонических движений.
Среди геосинклинальных поясов, находящихся на различных стадиях развития, в настоящее время кроме Средиземноморского выделяют еще четыре – Тихоокеанский, Атлантический, Арктический и Урало-Монгольский (древний закрывшийся). Они располагаются между древними платформами или на их границе с океанскими областями.
Для современных геосинклинальных областей характерно сочетание глубоководных океанических желобов (Марианский, Курило-Камчатский), котловин окраинных морей (Японского, Охотского и др.), архипелагов островов (Японских, Курильских и др.) (рис. 14).
Области земной коры, охваченные колебательными движениями малого размаха и малой скорости, называются платформами. Геологическая структура, возникающая в платформенных условиях, тоже называется платформой. Общей чертой всех платформ помимо их жесткости служит двухъярусная структура.
Нижний ярус, или фундамент, состоит из смятых в складки, разбитых на блоки метаморфических пород – гнейсов, кристаллических сланцев и т. д., представляющих собой продукты древнейших складчатостей, которые завершились более 1,5 млрд лет назад. На фундаменте горизонтально залегает платформенный чехол (верхний ярус) – толща слоистых осадочных горных пород, накопившихся в течение фанерозоя. Это свидетельствует о небольшом размахе колебательных движений, вызывавших трансгрессии мелководных морей, сменявшихся затем регрессиями морей. Древние платформы отличает относительная стабильность, отсутствие складчатых движений, слабая дислоцированность.
Рис. 14. Схема строения современных геосинклинальных областей:1 – осадочный слой; 2 – гранитно-метаморфический слой; 3 – гранулитобазитовый слой; 4 – разломы
В рельефе им соответствуют большие равнины (включая отдельные внутриплатформенные горные страны). В пределах платформы выделяются следующие крупнейшие структурные единицы: щиты (участки выхода на поверхность кристаллических пород) и плиты (перекрытые осадочным чехлом участки пород фундамента, погруженных на глубину). Для платформ также характерно чередование антеклиз — обширных пологих поднятий и синеклиз — столь же обширных и пологих прогибов. Средняя скорость новейших тектонических движений на платформах – 0,07— 0,25 мм/год (в складчатых зонах – 1–3 мм/год).
Таким образом, все древние платформы имеют кристаллический фундамент архей-протерозойского возраста, его формирование завершилось в докембрийское время. Осадочный же чехол этих платформ, при благоприятном тектоническом режиме, продолжает накапливаться и в настоящее время.
Выделяют 10 крупных (основных) древних платформ и ряд более мелких фрагментов (Таримская, Индо-Синийская и др.). Древнейшие докембрийские платформы расположены на Земле двумя широтными рядами. Первый находится в северных умеренных широтах (служит основой северных материков) и состоит из Северо-Американской (включая Гренландию), Восточно-Европейской (Русской) и Сибирской платформ, второй ряд составляют платформы экваториальных материков – Южной Америки, Африки (с Аравией), Индостана, Китая (Восточно-Китайская, Южно-Китайская) и Австралии. В стороне лежит Антарктическая платформа (рис. 15).
Гипотеза горизонтального движения материков связывает северный ряд платформ с расколом материка Лавразии, а южный ряд рассматривает в качестве частей огромного материка Гондваны.
Кроме докембрийских (по возрасту фундамента – надпротерозойские, или эпипротерозойские, от греч. ері – после, над) существуют платформы байкальские, каледонские и герцинские, получившие название молодых платформ (эпибайкальские, эпикаледонские, эпигерцинские): Туранская, Западно-Сибирская, Патагонская, Скифская, Примексиканская, Приатлантическая. Образуются они в условиях активной денудации орогенных поясов в условиях последующих нисходящих тектонических движений с трансгрессией морей. В результате складчатое основание (корни гор) перекрывалось толщами осадочных пород – так на складчатом основании молодой платформы формируется осадочный чехол. Подобно древним платформам молодые также имеют двухслойное строение, однако кристаллический (складчатый) фундамент их значительно моложе – палеозойского возраста, для них характерен и сходный набор структур более низкого ранга: синеклизы, антеклизы; краевые прогибы, впадины, седловины, континентальные рифты и др.
Рис. 15. Докембрийские платформы:1 – Северо-Американская; 2 – Русская; 3 – Сибирская; 4 – Южно-Американская; 5 – Африкано-Аравийская; 6— Индостанская; 7,8— Китайская; 9 — Австралийская; 10 – Антарктическая
Однако, в силу того что располагаются молодые платформы, как правило, на периферийных окраинах древних платформ и обрамляются геосинклиналями, здесь наиболее широко представлены краевые (передовые) прогибы, образование которых связано с орогенными процессами в геосинклиналях либо с проявлением коллизии – лобового столкновения континентальных литосферных плит. Кроме того, в связи с интенсивными процессами складкообразования, которые в фанерозое, и особенно в неогене, имели глобальный характер, на молодых эпипалеозойских платформах (в отличие от более устойчивых докембрийских платформ, сохранявших стабильность) более широкий размах получили эпиплатформенные орогенные пояса. Ряд крупных регионов эпипалеозойских платформ испытывал серьезную перестройку, выразившуюся в общем сводовом поднятии древних пенепленизированных складчатых сооружений, глубоких разломах и крупных вертикальных перемещениях глыб относительно друг друга.
На материках в платформенных областях преобладают низменности, равнины, плато, плоскогорья. Так, в области Восточно-Европейской платформы сформировалась Восточно-Европейская равнина, Южно-Американской платформе отвечают два элемента планетарного рельефа – Амазонская низменность и Бразильское плоскогорье, Западно-Сибирской молодой платформе соответствует Западно-Сибирская равнина, Патагонской – Патагонская равнина и др.
Эпохи складкообразования в фанерозое имели глобальный характер и отразились на структуре сложившихся к тому времени платформ. Докембрийские платформы сохраняли стабильность, но более молодые, эпипалеозойские, в ряде крупных регионов испытывали серьезную перестройку, выразившуюся в общем сводовом поднятии, глубоких разломах и крупных вертикальных перемещениях глыб относительно друг друга. В результате вторичного эпиплатформенного орогенеза возникают складчато-глыбовые горы (возрожденные горы). Классический пример – Тянь-Шань, где возрождение горного рельефа произошло во время альпийского орогенеза.
Отдельным типом структурных элементов земной коры в пределах платформ, усложняющих строение как щитов, так и плит, являются континентальные рифты (от англ, rift – щель, разлом), которые подобно геосинклиналям отличаются повышенной подвижностью земной коры, высокой сейсмичностью и вулканизмом. Однако рифтовые зоны как структурные элементы земной коры – полная противоположность геосинклиналям.
В геосинклиналях за погружением следует накопление мощных толщ осадков, затем орогенез и как конечный результат – утолщение континентальной коры. Рифтовые зоны возникают под влиянием восходящих движений в мантии, которая, внедряясь в земную кору, приподнимает, дробит и частично перерабатывает ее. Осью рифтовой зоны является узкая тектоническая впадина – грабен (от нем.
Graben – ров). Рифтовые зоны на материках – это области деградации континентальной коры, ее перерождения в кору океаническую. При поступательном рифтогенезе в своем развитии рифт проходит последовательный ряд стадий: внутриконтинентальный (Восточно-Африканская система разломов) – межконтинентальный (Красно – морский, Аденский и Калифорнийский рифты) – срединно-океанический (рис. 16).
Рифты имеют разный возраст. Древние рифтовые зоны платформ называют авлакогенами (развивались на протяжении от рифея до кайнозоя). На Русской платформе крупнейшим авлакогеном является Припятско-Днепровско-Донецкий, заложенный в рифее, но окончательное обособление его, сопровождавшееся глубинными разломами кристаллического фундамента, произошло в девоне, а восточная окраина в конце палеозоя даже подвергалась складкообразованию. Этот и подобные ему древние «борозды» земной коры (Сарматско-Туран-ский рифт в теле древней Восточно-Европейской платформы и др.) давно уже прекратили свое развитие и сглажены – заполнены осадочными отложениями.
Рис. 16. Зарождение (а) и развитие (б) континентального рифта, его переход в межконтинентальный (в), начало (г) и развитие (д) спрединта (по В.Е. Хайну):
1 — континентальная кора; 2 — кора «переходного» типа (утоненная и переработанная континентальная); 3 — океаническая кора (вверху – слой осадков); 4 — разогретая и разуплотненная мантия; 5 – континентальные осадки; 6 — эвапориты; 7 – мелководные морские осадки; 8 — щелочные вулканиты; 9 — толеитовые базальты; 10— нормальная мантия; 11 — вулканы
Современные рифтовые системы были заложены в кайнозое. В их числе – Восточно-Африканская рифтовая система, в Западной Европе – Верхнерейнский грабен, в России – Байкальская рифтовая система (последние находятся за пределами древних платформ).
