Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

История геологического развития Восточно-Европейской платформы в позднем протерозое

ВАК РФ 04.00.01, Общая и региональная геология

Текст научной работыДиссертация по геологии, доктора геолого-минералогических наук, Аксенов, Евгений Михайлович, Санкт-Петербург

Российская Академия Наук Институт геологии и геохронологии докембрия

На правах рукописи УДК 551.242.51 '26 '72(470.1 /.6)

АКСЕНОВ Евгений Михайлович

ИСТОРИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКОГО РАЗВИТИЯ ВОСТОЧНО-ЕВРОПЕЙСКОЙ ПЛАТФОРМЫ В ПОЗДНЕМ ПРОТЕРОЗОЕ

Специальность 04.00.01 - Общая и региональная геология

----- " V". ш

ДИССЕРТАЦИЯ" ^^

на соискание ученой степени о П А/ 1

доктора геоло/о-м^р&оги^Й:^, N8

в виде научного доклада . Р

г, -- , ую степс - „^; * t

.....

Йглальнкж управления ВАК России

эург, 1998

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательском институте геологии нерудных полезных ископаемых Министерства природных ресурсов России

Официальные оппоненты:

доктор геолого-минералогических наук, член-корреспондент РАН, М.А.Федонкин (ПИН РАН, г.Москва)

доктор геолого-минералогических наук Н.Н.Верзилин (СпбГУ, г.Санкт-Петербург)

доктор геолого-минералогических наук Б.В.Петров (ВСЕГЕИ, г.Санкт-Петербург)

Ведущая организация - Геологичс

•.Москва

Защита состоится " ...22..." ...ОЬ'-,-. в Актовом зале на заседании У-, * геологии и геохронологии докег. Петербург, наб. Макарова, д. 2

С диссертацией в виде научного док" лиотеке Института геологии и геохроно.

тасов >ри Институте ч,034, Санкт-

' в биб-

.1Н

Диссертация в виде научного доклада раю: .<х

« 9 » сентября 1998 г.

5£/3? - 99

Ученый секретарь диссертационного совета, кандидат геолого-минералогических наук

Т.П.Щеглова

ВВЕДЕНИЕ

Поздний протерозой, включающий рифейский эон и вендский период и общей продолжительностью свыше 1 млрд.лет, является переломным в истории становления и развития древних платформ. В это время были намечены основные их контуры, обрамленные подвижными поясами, а также основные структурные элементы, определившие главные черты формирующихся осадочных бассейнов не только в позднем протерозое, но и на протяжении всего фанерозоя. Позднепротерозойская история была чрезвычайно богата событиями в историко-геологическом (палеотектони-ческом), палеогеографическом и биологическом аспектах. Все это наложило отпечаток на характеристику отдельных этапов и стадий эволюционного развития древней платформы в позднем докембрии.

Наши современные знания о верхнем протерозое древних платформ базируются на трудах Н.С.Шатского, Г.Штилле, Б.С.Соколова, Б.М.Келлера, АА.Богданова, М.В.Муратова, Ч.Б.Борукаева, В.А.Дедеева, А.А.Полканова, Л.И.Салопа, М.А.Семихатова, В.Е.Хаина и многих других ученых. Неоценим вклад исследователей по различным регионам и Восточно-Европейской платформе в целом - Л.Ф.Солонцова, И.Е.Постниковой, Е.П.Брунс, Ю.Р.Беккера, Н.С.Иголкиной, А.А.Клевцовой, А.С.Махнача, А.Б.Ронова, Н.М.Чумакова, ПЛ.Шульги, К.Э.Якобсона, Е.А.Асеевой, М.М.Балашовой, В.Я.Бессоновой, П.Д.Букатчука, М.Б.Бурзина, В.А.Великанова, Н.В.Веретенникова, М.М.Веселовской, Б.И.Власова, Н.А.Волковой, Б.Я.Воловник, М.А.Гаррис, А.Н.Гейслера, М.Б.Гниловской, З.А.Журавлевой, А.И.Зоричевой, З.П.Ивановой, Г.А.Казакова, Э.А.Кальберг, В.В.Кирсанова, Ю.Т.Кузьменко,

A.В.Котукова, Л.Ф.Лунгерсгаузена, К.Менс, С.Г.Морозова, В.З.Негруцы, Л.Д.Ожигановой, Л.Б.Паасикиви, Э.Пирруса, А.Ф.Станковского, К.Р.Тимергазина, Б.В.Тимофеева, З.Г.Ушаковой, А.С.Яновского, научных коллективов под руководством К.О.Кратца, В.А.Дедеева, В.В.Бронгулеева и многих других отечественных и зарубежных ученых.

Геология верхнепротерозойских образований Урала и Тимана наиболее полно отражена в трудах Д.В.Наливкина, О.П.Горяиновой, п А|Фальковой, М.И.Гараня, А.И.Олли, К.А.Львова, А.И.Иванова, . ..Шатского, Б.М.Келлера, Б.Д.Аблизина, Ю.Р.Беккера, Л.Т.Беляковой, Т.Боровко, Е.В.Владимирской, М.А.Гаррис, П.М.Есипова, Г.С.Журавлева, З.А.Журавлевой, М.Л.Клюжиной, В.И.Козлова, А.Комара. А.А.Краснобаева, И.Н.Крылова, Ф.А.Курбацкой,

B.И.Ленных, А.В.Маслова, С.В.Младших, В.Г.Оловянишникова (Гецена), В.П.Парначева, М.Е.Раабен, А.Ф.Ротаря, М.В.Фишмана, З.И.Цзю, А.А.Чернова, В.Г.Черного, Н.Г.Чочиа, П.Н.Швецова и многих других.

Актуальность проблемы определяется все возрастающей значимостью познания истории развития древних платформ, условий формирования верхнепротерозойских осадочных бассейнов - как научной основы прогноза, оценки их минерально-сырьевого потенциала и определения направлений поисков месторождений нефти и газа, твердых полезных ископаемых.

В диссертации, представленной в форме научного доклада, приведено обобщение многолетних исследований автора, опубликованных в ряде карт, монографий, статей и других изданий и отражающих его вклад в изучение верхнего протерозоя Восточно-Европейской платформы (ВЕП) в различных аспектах стратиграфии, литологии, палеотектоники, палеогеографии и закономерностей размещения и формирования полезных ископаемых. Научный доклад является самостоятельным научным трудом, базирующемся не только на обобщении собственных исследований, но и научном анализе трудов ученых многочисленных научно-исследовательских коллективов и результатов деятельности производственных организаций.

Цель исследований - на базе хроностратиграфического подхода к расчленению и корреляции разрезов рифея и венда раскрыть основные вехи в истории геологического развития платформы и основных ее структурных элементов в позднем протерозое и определить общий минераге-нический потенциал верхнепротерозойских комплексов.

В качестве основных задач, стоящих перед автором при написании диссертации в форме научного доклада, были:

- Раскрыть общие и отличительные черты современного структурного положения рифейских и вендских осадочных палеобассейнов на территории ВЕП, проанализировать их связь со структурой и внутренним строением фундамента;

- Выделить и охарактеризовать основные литостратиграфические подразделения рифея и венда, определить их место в региональных и общей стратиграфической шкалах докембрия;

- Определить основные этапы и стадии развития ВЕП и отдельных ее сегментов в позднем протерозое, возрастную, геодинамическую и палеогеографическую связь формирующихся верхнепротерозойских образований с общим ходом и эволюцией геотектонического развития платформы;

- Наметить общий минерально-сырьевой потенциал верхнепротерозойских образований и основные черты минерагенического районирования.

Основные защищаемые положения

1. В современной структуре ВЕП позднепротерозойские отложения участвуют в строении двух главных типов структур осадочного чехла -рифейских авлакогенов или палеорифтов и вендских интра- и перикра-тошшх синеклиз и впадин, особенности которых в морфологии, условиях залегания и строения, связи с рельефом поверхности и внутреннего строения кристаллического фундамента, характере геофизических полей, моделях земной коры и верхней мантии во многом определяются их расположением в пределах Западного или Восточного сегментов ВЕП, или же в Центральнорусской трансплатформенной зоне, вхождением в ту или иную геодинамическую систему.

2. Хронострагиграфический подход к расчленению и корреляции литостратиграфических подразделений показал своеобразие разрезов ри-фея и венда Западного и Восточного сегментов, Центральнорусской трансплатформенной зоны и позволил достаточно надежно увязать местные и региональные стратиграфические подразделения со стратотипами и с общей шкалой верхнего протерооя.

3. Этапность, стадийность, стиль геологического развития и reo динамического взаимодействия платформы и отдельных ее сегментов с обрамляющими подвижными поясами в сочетании с эволюцией палеогеографических условий, предопределили многообразие и специфические особенности осадочных палеобассейнов и проявлений магматизма на платформе в позднем протерозое.

4. Асинхронность в геоисторическом развитии сегментов ВЕП в течение позднепротерозойского зона предопределила их минерагениче-скую специализацию.

Фактический материал и методика исследований

Научный доклад базируется на комплексном подходе в решении многоаспектных задач в области стратиграфии, геологического строения, палеогеографии и минерагенической оценки: от полевых исследований, лабораторного изучения до научного анализа и обобщения личных и опубликованных материалов.

Научный, экспериментальный и практический опыт и фактический материал накоплен автором в течение 35-летнего периода (1962 - 1997 г.г.). Полигоном исследований явились свыше 10 тысяч скважин во всех регионах ВЕП, обнажения древних толщ и месторождения полезных ископаемых в Приднестровье, Волыно-Подолии, на Кольском п-ове, п-ве Среднем, о.Кильдин, на Южном, Среднем и Северном Урале, Тимане, а

также на Алтае, юге Восточной Сибири, в Казахстане, выполненных в рамках народнохозяйственных и отраслевых планов и программ.

Научная новизна

- Выделены новые местные и региональные стратиграфические подразделения в рифее и венде ВЕП, разработаны стратиграфические схемы верхнего протерозоя различных регионов ВЕП, проведена их взаимная увязка и корреляция со стратотипическими разрезами, что послужило основой принятых и утвержденных МСК стратиграфических схем позднего докембрия регионов и ВЕП; общей шкалы докембрия СССР.

- Доказано, что вулканокласто-осадочные горизонты валдайской серии и ее аналогов являются жестким стратиграфическим репером верхнего венда ВЕП;

- Раскрыты основные особенности стратиграфии, историко-геологического развития и палеогеографии венда ВЕП, как стратотипиче-ской местности вендской системы, первой докембрийской системы общей стратиграфической шкалы;

- Выделены и охарактеризованы основные геотектонические этапы и стадии развития ВЕП в позднем протерозое и определены закономерности в размещении и специфических условий формирования верхнепротерозойских осадочных палеобассейнов для различных мегаблоков платформы;

- Для древних палеорифтовых систем пассивных континентальных окраин установлена та же стадийность в их развитии, что и для молодых рифтов в аналогичных геодинамических обстановках;

- Определены основные закономерности в размещении и связи проявлений и месторождений полезных ископаемых с историей геологического развития ВЕП в позднем докембрии, особенностями геодинамического развития ее мегаблоков.

Практическая значимость работы

Разработанные и утвержденные схемы стратиграфии ВЕП и регионов послужили нормативно-методическими документами при разработке опорных легенд геолого-съемочных и поисково-разведочных работ, формировании и реализации программ глубокого бурения на нефть и газ в пределах Волго-Уральской провинции, Московской и Мезенской синек-лиз, а также послужили основой крупных научных обобщений по истории развития древней ВЕП.

Создана целая серия карт ВЕП различного содержания - геологическая, формационная, тектоническая, палеотектонические, карты неметаллических полезных ископаемых.

На основе открытых впервые в докембрийских образованиях проявлений бентонитов (Аксенов и др., 1974) были поставлены геологоразведочные работы, приведшие к открытию крупного месторождения сапони-товых глин на Украине, а на выделенных перспективных площадях на Урале (совместно с Б.Н.Волковым) последующими поисковыми работами были обнаружены проявления фосфоритов (Сафроновское и Сунгурское).

Апробация работы

Основные положения работы опубликованы в 85 печатных работах, включающих 9 карт и 8 монографий и были доложены на различного ранга сессиях, симпозиумах и совещаниях: на сессиях Международного геологического ¿конгресса (Москва, 1984; Пекин, 1996), Международном симпозиуме по корреляции докембрия (Москва, 2975), Всесоюзных совещаниях по стратиграфии докембрия (Уфа, 1977, 1990), стратиграфии верхнего протерозоя ВЕП (Кишенев, 1974), Всероссийском совещании по палеогеографии венда-нижнего палеозоя (Екатеринбург, 1996), Международном симпозиуме по секвенс - стратиграфии осадочных бассейнов (Санкт-Петербург, 1997), Всероссийском совещании по осадочным формациям докембрия и их рудоносности (Санкт-Петербург, 1998).

Работа выполнялась в Центральном научно-исследовательском институте геологии нерудных полезных ископаемых, в котором были проведены все аналитические исследования по литологии, петрографии, геохимии, минералогии древних толщ, а также в тесном контакте с коллегами были осуществлены многочисленные полевые выезды.

Автор признателен всем коллегам, работавшим и работающим в институте за помощь, полезные дискуссии и моральную поддержку, способствовавшие формированию его взглядов на историю развития ВЕП в позднем протерозое, в проведении всех видов работ и оформлений их результатов.

Автору посчастливилось быть учеником таких преподавателей и руководителей как Л.М.Миропольский, Е.И.Тихвинская, А.С.Калугин и, особенно, Л.Ф.Солонцов.

Автор весьма признателен за постоянную поддержку и определение направлений исследований Б.С.Соколову, Б.М.Келлеру, К.О.Кратцу, Ч.Б.Борукаеву, Л.И.Салопу, М.А.Семихатову, В.В.Хоментовскому. Автор благодарен коллегам-докембристам за полезные дискуссии, обсуждения и советы - Ю.Р.Беккеру, Ю.Б.Богданову, М.А.Гаррис, Б.Н.Волкову, А.А.Клевцовой, И.Н.Крылову, А.А.Краснобаеву, В.З.Негруце, Л.Д.Ожигановой, В.Г.Оловянишникову, И.Е.Постниковой, М.Е.Раабен, Н.М.Чумакову, К.Э.Якобсону и многочисленным геологам научных и производственных организаций.

Содержание работы

Объектом исследования являлись верхнепротерозойские образования ВЕП и ее обрамления. Анализ современных, установленных геологическими и геофизическими методами, рифейских и вендских структурных элементов платформы на основе детального рассмотрения литостратигра-фических подразделений с точки зрения полноты стратиграфических разрезов, литофациальных особенностей, палеогеографических обстановок формирования, условий залегания, возрастного положения, а также времени зарождения структур, этапности и стадийности их развития, пространственного положения и вероятной геодинамической связи с бассейнами окружающих подвижных поясов позволили не только подтвердить давно установленную закономерность о связи рифейских отложений с грабенообразными структурами (авлакогенами), а вендских - со структурами типа надрифтовых синеклиз и впадин.

Установлено, что в размещении и типизации структурных элементов рифея и венда на платформе этапности и стадийности их зарождения и развития проявляется четкая взаимосвязь с геоисторическими событиями в крупных геоблоках платформы - Западного, Восточного и разделяющей их Центральнорусской трансплатформенной зоны, развитие которых находится, в свою очередь, в тесной геодинамической взаимосвязи с развитием окружающих платформу подвижных поясов.

Различная история геологического развития выделенных сегментов, предопределивших дессиметрию в развитии платформы на протяжении позднего протерозоя и фанерозоя, несомненно отразилась на процессах формирования и размещения полезных ископаемых. Минерагенический потенциал Западного сегмента, находящегося практически на протяжении всего позднепротерозойского эона в активной тектоно-магматической обстановке, определяется барит-флюоритовой и фосфатной специализацией, формированием месторождений бентонитовых глин. Минерально-сырьевой потенциал Восточного сегмента и северной ветви Центрально-русской зоны, находившихся значительное время в зонах влияния пассивных континентальных окраин и перекрытых вендскими телеорогенными молассами, определяется, в первую очередь, перспективами открытия залежей углеводородов.

Первое защищаемое положение. В современной структуре древне Восточно-Европейской платформы позднепротерозойские отложения участвуют в строении двух главных типов структур осадочного чехла - рифейских авлакогенов или палеорифтов и вендских интракратон-ных синеклиз и краевых (перикратонных) впадин, особенности которых в морфологии, условиях залегания и строения, связи с рельефом

поверхности и внутреннего строения кристаллического фундамента, характере геофизических полей, моделях земной коры и верхней мантии во многом определяются их временем заложения и расположением в пределах Западного или Восточного сегментов ВЕП, или же в Центральнорусской трансплатформенной зоне, вхождением в ту или иную геодинамическую систему.

В настоящее время является общепризнанным, что основными верхнепротерозойскими элементами древней Восточно-Европейской платформы (ВЕП) являются рифейские авлакогены и вендские плащеоб-разно наложенные синеклизы и впадины. Первым особенности формирования осадочного чехла в пределах древней ВЕП на ранних стадиях его развития отметил Н.С.Шатский, выделив в нижней части платформенного чехла образования, которые выполняют глубокие протяженные грабено-образные прогибы - авлакогены ("бороздой рожденные"). Тектонотипом нового типа структур Н.С.Шатскому послужили Пачелмский прогиб и Большой Донбасс.

В результате бурения глубоких �