Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Раннегерцинский этап развития Восточно-Европейской платформы

ВАК РФ 04.00.04, Геотектоника

Текст научной работыДиссертация по геологии, кандидата геолого-минералогических наук, Фокин, Павел Анатольевич, Москва

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра исторической и региональной геологии

на правах рукописи УДК: [551.24+551.8] (47)

ФОКИН ПАВЕЛ АНАТОЛЬЕВИЧ

РАННЕГЕРЦИНСКИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ: ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ПАЛЕОТЕКТОНИКА.

Специальность: 04.00.04 - Геотектоника.

ДИССЕРТАЦИЯ на соискание ученой степени кандидата геолого-минералогических наук

Москва 1998

Оглавление.

ВВЕДЕНИЕ ................................. 4

История изучения девонско-иижнекаменноугольных отложений и тектоники Восточно-Европейской платформы. ........................................................ 9

Глава 1. СТРАТИГРАФИЯ ДЕВОНСКО-НИЖНЕКАМЕННОУГОЛЬНЫХ

ОТЛОЖЕНИЙ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ.......... 15

ДЕВОНСКАЯ СИСТЕМА.

НИЖНИЙ ОТДЕЛ. .................................................................... 15

Пражский ярус и эмский ярус, нижний подъярус. Кемерский горизонт....... 15

Эмский ярус. Нижний подъярус.

Такатинский горизонт. ......................................... 21

Вязовский и койвенский горизонты............................. 31

СРЕДНИЙ ОТДЕЛ. ......................................................................... 37

Эйфельский ярус.

Нижний подъярус.

Бийский горизонт. ............................................ 38 '

Верхний подъярус.

Клинцовский, мосоловский и черноярский горизонты. 48

Живетский ярус. ................................................................................. 55

ВЕРХНИЙ ОТДЕЛ. ................................................................................. 61

Франский ярус.

Нижний подъярус.

Пашийский и таманский горизонты. ...................... 62

Средний подъярус.

Саргаевский горизонт. .......................................... 75

Семилукский горизонт. ......................................... 83

Верхний подъярус.

Речицкий и воронежский горизонты. ...................... 92

Евлановский и ливенский горизонты. ..................... 103 ,

Фаменский ярус.

Нижний подъярус.

Волгоградский горизонт. ............................... 109

Задонский и елецкий горизонты. ............................... 113

Средний подъярус.

Лебедянский, оптуховский и плавский горизонты....... 121

Верхний подъярус.

Озерский, хованский и зиганский горизонты. ......... 131

КАМЕННОУГОЛЬНАЯ СИСТЕМА.

НИЖНИЙ ОТДЕЛ. ................................................................. 137

Турнейский ярус.

Нижний подьярус.

Гумеровский горизонт. ................................... 138

Малевский и упинский горизонты. ....................... 140

Верхний подъярус.

Черепетский и кизеловский горизонты....................... 146

Визейский ярус.

Нижний подъярус.

Косьвинский горизонт. ..................................... 151

Радаевский горизонт. .................................... 154

Бобриковский горизонт. .................................... 157

Глава 2. ДЕВОНСКО-РАННЕКАМЕННОУГОЛЬНЫЙ МАГМАТИЗМ

ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ............................. 162

Кольско-Беломорская провинция. .................................................. 164

Припятско-Донецкая провинция. .................................................. 176

Восточно-платформенная провинция. ................................................. 190

Глава 3. ПАЛЕОГЕОГРАФИЯ И ПАЛЕОТЕКТОНИКА ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ

В ДЕВОНЕ-РАННЕМ КАРБОНЕ. ............................................................................195

Ранний девон.

Пражско-раннеэмское время. ............................ 195

Позднеэмское время.

Такатинское время................................ 205

Вязовско-койвенское время................... 208

Средний девон.

Эйфельский век.

Раннеэйфельское время. ................................ 212

Позднеэйфельское время. ................................ 217

Живетский век. ...................................................... 223

Поздний девон.

Франский век.

Раннефранское время. .................................... 231

Среднефранское время.

Саргаевское время............................... 241

Семилукское время............................... 245

Позднефранское время.

Речицко-воронежское время............... 254

Евлановско-ливенское время............... 261

Фаменский век.

Раннефаменское время.

Волгоградское время. ..................... 266

к Задонско-елецкое время. ..................... 269

Среднефаменское время. ........................................................................274

Позднефаменское время. ......................................283

Ранний карбон.

Турнейский век.

Раннетурнейское время.

Гумеровское время..........................................................290

Малевско-упинское время....................................291

Позднетурнейское время. ................................................................296

Визейский век.

Ранневизейское время.

Косьвинское время........................................301

Радаевское время. .................................306

Бобриковское время..........................................................310

ВЫВОДЫ. .............................................................................................................................................................317

Список литературы. ...................................................................................................................................................319

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы.

Значимость среднепалеозойского этапа в развитии Восточно-Европейской платформы (ВЕП) (и в особенности его девонской части) привлекает внимание многих ученых.

К настоящему времени накоплен огромный объем сведений по стратиграфии и палеогеографии, магматизму и тектонике девона и карбона отдельных районов платформы и прилегающих областей. Однако попытки обобщения этого материала и его системного анализа для восстановления детальной истории развития платформы в целом предпринимались редко и затрагивали обычно сферу палеогеографии и цикличности осадконакопления. В этой области чрезвычайно важное значение имеют работы С.В.Тихомирова (1967, 1995), однако со времени их написания в стратиграфических схемах ВЕП и Урала произошли существенные изменения. В данной работе используются стратиграфические схемы, базирующиеся на приведенной в Решениях межведомственного регионального стратиграфического совещания по среднему и верхнему палеозою Русской платформы (Илл. 1) [177,178].

Актуальность данной работы заключается в необходимости переосмысления истории ВЕП на новой стратиграфической основе, а также в попытке расширения комплекса методов для более полного восстановления геологической истории платформенных областей.

Цель и задачи исследования.

Целью работы является создание комплексной модели раннегерцинского (девонско-раннекаменноугольного) этапа развития Восточно-Европейской платформы на основе анализа палеогеографии и палеотектоники платформы и закономерностей их изменения во времени.

Для достижения этой цели решались следующие задачи:

1) частичная ревизия и обобщение материалов по стратиграфии девона и раннего карбона и тектонике региона;

2) составление и анализ серии литолого-палеогеографических карт для дробных отрезков времени внутри рассматриваемого интервала;

3) установление моментов основных палеотектонических и палеогеографических перестроек в регионе и его отдельных частях;

ц

4) сопоставление этапов развития отдельных районов платформы для уточнения иерар-хично построенной этапности раннегерцинского цикла развития Восточно-Европейской платформы;

5) восстановление напряженного состояния платформы и его изменений в течение дево-на-раннего карбона методом постадийного анализа активности тектонических структур разного масштаба;

6) анализ распространенности, времени, петро- и геохимических особенностей магматизма для выяснения и уточнения основных закономерностей тектонического развития платформы на этапе девонского рифтогенеза;

7) выявление причин и закономерностей изменения стрессов в литосфере ВосточноЕвропейской платформы путем корреляции этапности развития и напряженного состояния платформы и смежных регионов.

Научная новизна работы.

1) Наиболее важный элемент новизны заключается в попытке более полного восстановления геологической истории платформенного региона.

2) Составлена серия литолого-палеогеографических карт (20 шт.) для девона-раннего карбона всей территории ВЕП с величиной временного среза 1-4 млн.л.

3) Уточнена и существенно детализирована девонско-раннекаменноугольная история развития как всей платформы, так и ее отдельных частей.

4) Произведены реконструкции палеотектонических обстановок и установлена закономерность их смены в пределах региона на протяжении девона и начала карбона.

5) Произведена детальная корреляция и выявлена тесная связь между событиями в пределах платформы и в смежных регионах.

Практическая ценность.

В научном плане более полное использование методов восстановления геологического прошлого при изучении платформенных областей, в контексте их взаимодействия с соседними регионами, дает возможность выйти за рамки традиционных построений.

Изучение областей платформ, чутко реагирующих на события в смежных подвижных регионах, может помочь в разрешении вопросов детализации истории развития последних.

Детально разработанная качественная модель развития Восточно-Европейской платформы на раннегерцинском этапе дает широкие возможности для перехода к количественному моделированию.

Дальнейшее развитие комплексного подхода к изучению геологической истории регионов способно существенно облегчить систематизацию имеющегося объема-сведении о них, может значительно пополнить познания и намети ть перспективные для изучения области как в научной, так и в практической сферах.

Постадийный анализ палеотектоники и палеогеографии региона и отдельных его областей позволяет установить возраст и проследить эволюцию во времени нефтегазоносных структур; дает возможность для выявления областей, перспективных для поиска месторождений жзогенпого происхождения. Изучение, особенностей состава и распространения проявлении платформенного магматизма тоже представляет практический интерес для поиска-полезных ископаемых.

Фактический материал.

Данная работа базируется в основном на переинтерпретации, синтезе и анализе материалов, опубликованных в монографиях, статьях журналов, трудах ВУЗов и "тематических сборников, палеогеографических атласов и т.д. Кроме того, использовались фондовые материалы РГФ, ГНПГТ "Недра" и данные, полученные автором в 'процессе совместных работ с M.Wilson (Leeds University, UK) и J. Wijbrans (Vrije University, Amsterdam, Netherlands) в 1994-1996 гг. Автор принимал участие в полевых работах в Воронежской области.

В данной работе при составлении литолого-палеогеографических карт ВЫ 1 использовались материалы С.К.Нечитайло и др. [49], карты фаций и мощностей девона центральных районов платформы Г.Д.Родиоповой и др. [180] и раннего карбона М.Х.Махлиной и др. [137], литолого-фациальные схемы девона восточной части Воронежской антеклизы Д.11.Утехииа [210] и т.д.

Для составления карг по восточным районам платформы использовались литолого-фациальные схемы девона М.В.Филипповой [212] и карбона Волго-Уральской области, созданные коллективом авторов под редакцией В.В.Архиповой, В.Т.Валиуллииой, М.А.Юнусова, Г.М.Ярикова [5], литолого-палеогеографические карты Пермского При-уралья раннефранского, ранне- и средневизейского времен В.И.Пахомова и др.[164|, литолого-фациальные схемы терригенного девона Волго-Уральской области М.Л.Михайловой [151 ] и другие материалы.

По Тимано-Псчорской провинции были использованы материалы: "Атлас литолого-палеогеографических карт палеозоя и мезозоя Северного Приуралья" (отв. редактор В.А.Чермных) [15], палеогеографические карты фамена провинции Т.И.Кущнаревой [112], палеогеографические схемы формирования терригенных отложений девона и ран-

него визе Н.С.Окновой [157] и многочисленные опубликованные материалы по литологии отложений, стратиграфии, палеогеографии и тектонике провинции.

При рисовке Прикаспийской впадины и ее обрамления использовались карты фор-мационных парагенезов впадины [79], литолого-палеогеографические карты северной прибортовой зоны впадины С.П.Макаровой и Г.В.Макарова [128] и карты литофаций и мощностей девона и карбона Саратовско-Волгоградского Поволжья, составленные Н.М.Музыченко и Т.Я.Юркевич [154].

Область Припятско-Днепровско-Донецкой впадины рисовалась с использованием "Атласа геологического строения и нефтегазоносности Днепровско-Донецкой впадины" [7], серии карт по девону Днепровско-Донецкого прогиба В.А.Хоменко [220], литолого-фациальных карт девона и карбона территории Белоруссии В.К.Голубцова и

A.С.Махнача [60], карт литофаций фамена Припятской впадины В.А.Москвича (1986)[47].

В качестве базового материала по районам Прибалтики и восточной части Главного девонского поля использовались литолого-фациальные карты девона Прибалтики

B.С.Сорокина, Л.А.Лярской и др. [195] и литолого-фациальные карты франа и фамена северо-запада Русской платформы В.С.Сорокина [193,194].

При переинтерпретации и взаимной увязке материалов использовались данные по более чем 200 скважинам различных районов платформы. Стратиграфическая разбивка скважин контролировалась и уточнялась под руководством А.С.Алексеева.

При написании главы " Девонско-раннекаменноугольный магматизм..." использовались литературные данные о распространении, возрасте, петрографическом составе, петро- и геохимии пород Припятско-Днепровско-Донецкой рифтовой системы и прилегающих областей З.М.Ляшкевич [125], M.Wilson et al. [264], J.H.Russell [262], В. С. Глад к их [51,52], В.И.Гоньшаковой [62], И.Н.Быкова [32,33] и др.

Сведения о строении, возрасте и составе пород Кольского полуострова и Беломорья черпались в работах А.А.Арзамасцева и др. [9,10,11], А.Д.Щеглова и др.[235], М.С.Русакова и др. [181], М.М.Калинкина и др. [86], Е.М.Веричева и др. [41], А.Г.Булаха и В.В.Иванникова [27] и др.

Использовались данные об особенностях распространения, возрасте и составе девонских магматических пород Тимано-Печорской провинции работ Ю.Н.Ивенсена [82], Б.С.Шутова и др. [234], J.H.Russell [262] и др.

В изучении этапности развития платформы на девонско-раннекаменноугольном этапе ее истории был использован историко-геологический метод, примененный на основе новых стратиграфических схем девона и карбона ВЕП [179,178], в развитие работ

С.В.Тихомирова [204], В.С.Сорокина [193,194], Л.С.Савваитовой [184], Г.Д.Родионовой и др. [180], М.Х.Махлиной и др.[137] и др.

При сопоставлении истории развития ВЕП со смежными регионами использовались данные работ Е.Е.Милановского [146 и др.], В.Е.Хаина [215,216], Lewandowski [257], Milaszewski [258], P.Ziegler [267-269] и др. - по стратиграфии, тектонике и истории развития западного и южного обрамления ВЕП, Л.П.Зоненшайна [197], В.Н.Пучкова [173 и др.], А.В.Тевелева [199], А.Б.Веймарна [40] и др. - по тектонике и истории развития Урала. Следует отметить, что из-за различного понимания разными авторами истории развития прилегающих к ВЕП регионов, палеотектонические построения для них в данной работе имеют гипотетический характер.

В работе использовались кривые тектоно-эвстатических колебаний уровня Мирового океана по [252, 261] и для Восточно-Европейской платформы [249].

Структура работы.

Работа состоит из введения, 3-х основных глав и заключения, общим объемом 332 страницы и содержит 73 иллюстрации к тексту. Список литературы включает 270 названий.

Апробация и публикация результатов.

Результаты исследований докладывались на Днях научного творчества молодых ученых МГУ (1994; 1995), Ломоносовских чтениях (1996; 1997), на Международных рабочих совещаниях по проекту EUROPROBE (Киев,1994; Ялта,1996; Олиа-на(Испания),1998), на 5-м Международном совещании по тектонике плит памяти Л.П.Зоненшайна (Москва, 1995). Текущие результаты неоднократно докладывались и обсуждались на заседаниях кафедры исторической и региональной геологии геологического факультета МГУ.

По теме диссертации опубликованы и находятся в печати 23 работы, из них 6 статей и 1 глава методического пособия.

История изучения девонско-нижнекаменноугольных отложений и тектоники

Восточно-Европейской платформы.

История изучения девонско-раннекаменноугольных отложений и тектоники ВЕП насчитывает более 150 лет и может быть разделена на 4 основных этапа.

Первый этап начался в сороковых годах XIX века. Наличие девонских отложений в пределах Главного девонского поля и каменноугольных - в прилегающих районах, было впервые установлено в 1840 г. Г.Гельмерсеном, J1.Бухом и Э.Эйхвальдом. По итогам путешествия, предпринятого Э.Вернейлем, А.Кейзерлингом и Р.Мурчисоном по Европейской части России, Уралу и Печорскому краю, в книге "Геологическое описание Европейской России и хребта Уральского" были выделены и описаны выходы девонских отложений в центральных губерниях России, на Тимане и Урале. Начало изучения каменноугольных отложений связано с именами Г.Гельмерсена и Р.Мурчисона. К этому же этапу относятся работы П.П.Семенова и В.И.Меллера (1864) по девону и карбону Русской платформы, Р.Пахта (1852-53), Г.Д.Романовского (1854) по девону Центральных областей Европейской России, А.Кейзерлинга (1846) по Печорскому краю, М.Грюнвальда (1854) по Уралу и другие.

Второй этап начался в 1882 г. с учреждения Геолкомитета. В то время наибольшее значение для изучения девонских отложений центральных и западных районов России имели работы П.Н.Венюкова (1884-86, 1889-1895), в которых он разработал детальную схему расчленения девонских отложений Центрального девонского поля и произвел ее сопоставление со схемой Главного. В 1908-1913 гг. коллектив тульских гидрогеологов во главе с А.С.Козменко усовершенствовал схему, созданную П.Н.Венюковым.

Каменноугольные отложения центральных районов платформы изучались В.И.Меллером, С.Н.Никитиным, А.П.Ивановым; в конце XIX- начале XX века Л.ИЛугутин�