Санкт-Петербургский государственный университет

Геологический факультет

Кафедра гидрогеологии

Реферат на тему:

Магматизм Русской плиты

Выполнил: Студент III курса

Владимиров Константин Владимирович

Научный руководитель:

Вивенцева Екатерина Алексеевна

Санкт-Петербург, 2012 год

Оглавление

1.      Вступление……………………………………………………………………………3

2.      Русская плита. Её строение, основные структурные элементы и рельеффундамента……………………………………………………………………3

2.1.  Рельеф фундамента Русской плиты…………………………………………….3

2.2.  Строение Русской плиты……………………………………………………….. 5

3        Основные этапы магматизма………………………………………………………    6

3.1    Архей-протерозой………………………………………………………………..6

3.2    Рифей……………………………………………………………………………….7

3.3    Венд……………………………………………………………………………….8

3.4    Палеозой…………………………………………………………………………. 9

4        Заключение……………………………………………………………………………10

5        Список литературы…………………………………………………………………...12

1.Вступление

В данном реферате будут рассмотрены основные этапы проявления магматизма на территории Русской плиты, а также их влияние на формирование гидгогеологических стуктур. Фундамент Русской плиты, образовавшийся  в результате активного магматизма в архее и протерозое, формирует основание для артезианских бассейнов или сам может служить непосредственным источником трещинных подземных вод.

В Восточно-Европейской гидрогеологической области сосредоточены весьма значительные ресурсы пресных подземных вод. Около половины (40 — 45%) этих ресурсов приурочены к Средне-Русскому бассейну, по 15 — 20% от общих ресурсов образуются на площади Восточно-Русского, Днепровское-Донецкого и Балтийско-Польского бассейнов, 10 —15% ресурсов области сосредоточено в Каспийском и Причерноморском артезианских бассейнах и в Балтийском, Украинском и Донецком бассейнах трещинных вод [1].

2.Русская плита. Её строение, основные структурные элементы и рельеф фундамента.

2.1 Рельеф фундамента Русской плиты

Русская плита - центральная часть Восточно-Европейской платформы, расположенная между Балтийским щитом на севере, Украинским щитом на юге, Предуральским прогибом на востоке. Русская плита как геологическая структура I-го порядка входит в состав Восточно-Европейской платформы. Её главными структурными элементами ялвяются: Воронежская и Белорусская антеклизы, Татарский и Днестровский прогиб, Балтийская, Московская и Прикаспийская синеклизы, Днепровско-Донецкнй прогиб, Причерноморская впадина, Токмовский и Татарский свод Волго-Уральской антеклизы.[2]

Рис. 1. Тектоническая схема Восточно-Европейской платформы (по А. А. Богданову):

1 — выступы на поверхность дорифейского фундамента (I — Балтийский и II — Украинский щиты); 2 — изогипсы поверхности фундамента (км), обрисовывающие главные структурные элементы Русской плиты (III — Воронежская и IV — Белорусская антеклизы; V — Татарский и VI — Токмовский своды Волго-Уральской антеклизы; VII — Балтийская, VIII — Московская и IX — Прикаспийская синеклизы; X — Днепровско-Донецкнй прогиб; XI — Причерноморская впадина; XII — Днестровский прогиб); 3 — области развития соляной тектоники; 4 — эпибайкальская Тимано-Печорская плита, внешняя (а) и внутренняя (б) зоны; 5 — каледониды; 6 — герциниды; 7 — герцинские краевые прогибы; 8 — альпиды; 9 — альпийские краевые прогибы; 10 — авлакогены; 11 — надвиги, покровы и направление надвигания масс пород; 12— современные границы платформы.

Рельеф фундамента Русской плиты чрезвычайно сильно расчленен (Рис. 1), с размахом до 10 км, а местами и больше. В Прикаспийской впадине глубина залегания фундамента оценивается в 20 или даже 25 км. Расчлененный характер рельефу фундамента придают многочисленные грабены - авлакогены, днища которых нарушены диагональными или ромбовидными сбросами, по которым происходили подвижки отдельных блоков сформированием горстов и более мелких вторичных грабенов. К таким авлакогенам относятся на востоке платформы Серноводско-Абдулинский, Казанско-Сергиевский, Кировский; в центре Пачелмский, Доно-Медведицкий, Московский, Среднерусский, Оршанско-Кресцовский; на севереКандалакшский, Керецко-Лешуконский, Ладожский; на западе Львовский, Брестский и другие. Почти все эти авлакогены выражены в структуре отложений нижнего этажа платформенного чехла.(Рис.3)

В современной структуре Русской плиты выделяются протягивающиеся в широтном направлении три крупные и сложнопостроенные антеклизы: Волго-Уральская, Воронежская и Белорусская. Все они представляют собой участки фундамента, приподнятые в виде сложных обширных сводов, нарушенных сбросами, по которым их отдельные части испытали разные по амплитуде перемещения. Мощность палеозойских и мезозойских отложений чехла в пределах антеклиз обычно составляет первые сотни метров. Наибольшей сложностью строения характеризуется Волго-Уральская антеклиза, состоящая из нескольких выступов фундамента (Токмовский и Татарский своды), разделенных впадинами (например, Мелекесской), выполненными средне- и верхнепалеозойскими отложениями. Антеклизы осложнены валами (Вятским, Жигулевским, Камским, Окско-Цнинским) и флексурами (Бугурусланской, Туймазинской и др.). От Прикаспийской впадины Волго-Уральская антеклиза отделяется полосой флексур, получивших название "зоны Перикаспийских дислокаций". Воронежская антеклиза обладает асимметричным профилем — с крутым юго-западным и очень пологим северо-восточным крыльями. От Волго-Уральской антеклизы она отделяется Пачелмским авлакогеном, открывающимся в Прикаспийскую впадину и в Московскую синеклизу. В районе Павловска и Богучар фундамент антеклизы обнажается на поверхности, а на юго-востоке она осложнена Доно-Медведицким валом. Белорусская антеклиза, обладающая наименьшими размерами, соединяется с Балтийским щитом Латвийской, а с Воронежской антеклизой - Бобруйской седловинами.[3]

Московская синеклиза представляет собой обширную блюдцеобразную впадину, с наклонами на крыльях около 2-3 м на 1 км. Польско-Литовская синеклиза обрамляется с востока Латвийской седловиной, а с юга - Белорусской антеклизой и прослеживается в пределах акватории Балтийского моря. Местами она осложнена локальными поднятиями и впадинами. (Рис. 4)

Южнее полосы антеклиз располагается очень глубокая (до 20- 22 км) Прикаспийская впадина, на севере и северо-западе четко ограниченная зонами флексур; сложный Днепровско-Донецкий грабенообразный прогиб, разделяющийся Черниговским выступом на Припятский и Днепровский прогибы. Днепровско-Донецкий прогиб с юга ограничен Украинским щитом, южнее которого находится Причерноморскаявпадина, выполненная отложениями позднего мезозоя и кайнозоя.[3]

2.2 Строение Русской плиты.

Русская плита обладает двухъярусной тектонической структурой и состоит из фундамента, в основном сложенного сильнодеформированными, метаморфизованными и гранитизированными породами архейского и раннепротерозойского возраста, и резко несогласно перекрывающего его платформенного чехла, образованного почти или вовсе не метаморфизованными отложениями верхнего протерозоя и фанерозоя.

Фундамент плиты сложен метаморфическими образованиями нижнего и верхнего архея и нижнего протерозоя, прорванными гранитоидными интрузиями. Отложения верхнего протерозоя, в составе которых выделены рифей и венд, относятся уже к платформенному чехлу. Следовательно, возраст плиты, устанавливаемый по стратиграфическому положению древнейшего чехла, может быть определен как раннепротерозойский. К наиболее древним отложениям чехла Восточно-Европейской платформы может принадлежать и верхняя часть нижнепротерозойских образований, представленных полого залегающими толщами песчаников, кварцитов и базальтов, слагающими прогибы. Последние часто осложнены сбросами и местами приобретают форму широких грабенов [2].  Кристаллический фундамент, залегающий в Подмосковье на глубинах 1.507 (Москва, Боенская скважина), 1.550 (станция Поваровка), 130 (Серпухов) и 900 м. (Калуга) ниже уровня моря, представлен гнейсами, гранитами и сиенитами, претерпевшими интенсивный метаморфизм и деформации. На размытой поверхности пород фундамента залегают верхнепротерозойские образования. [4]

        В строении платформенного чехла по характеру структурных форм различаются два мегакомплекса, отвечающих двум мегаэтапам текто­нического развития платформы: нижний, авлакогенный, включающий отложения и частично вулканиты рифейского и ранневендского возраста (от 1,6 до 0,6 млрд. лет), и верхний, плитный, сложенный отложениями верхнего венда и фанерозоя (Рис.3). Главными структурными элемен­тами авлакогенного мегакомплекса являются многочисленные линейно вытянутые, ограниченные и разбитые нормальными сбросами грабенообразные прогибы - авлакогены, выявленные глубоким бурением и геофизическими исследованиями в низах чехла Русской плиты и в зна­чительно меньшей мере осложняющие строение краевых участков щи­тов. Длина авлакогенов измеряется несколькими сотнями километров, ширина - десятками километров, глубина варьирует от 1-2 до 5, а в ряде случаев - до 10 км. Часть авлакогенов имеет северо-западное простирание (Днепровско-Донецкий, Пачелмский, Камско-Бельский, Кандалакшский, Онежский, Ладожский и пр.), часть - северо-восточ­ное (Московский, авлакогены Среднерусской системы, Оршанский, Во­лынский), а некоторые авлакогены, главным образом на востоке плат­формы, простираются субмеридионально (Кировский, Доно-Медведицкий) или субширотно (Абдулинокий).

 

Рис.. Меридиональный (I-I и III-III) и субширотный (II-II) геологические профили Русской плиты. Мастаб 1:100 (по Милановскому Е.Е.)

Одни авлакогены расположены во внутренней части платформы и слепо затухают на обоих концах, другие подходят к ее границе и смы­каются с краевыми зонами смежных подвижных поясов или авлакогео-синклинальными зонами соседних метаилатформенных областей, а ме­стами переходят в них по простиранию (Днепровско-Донецкий авла­коген).[4]

Вторая стадия началась во второй половине венда и сопровождалась существенной тектонической перестройкой, выразившейся в отмирании авлакогенов и формировании обширных пологих впадин — синеклиз, развивавшихся на протяжении всего фанерозоя. Отложения второй стадии, которую в целом можно назвать плитной, образуют верхний этаж платформенного чехла. Формирование комплекса отложений осадочного чехла происходило с начала позднего протерозоя до антропогена включительно.[4]

3. Основные этапы магматизма.

3.1 Архей-протерозой

Архейские и нижнепротерозойские образования приурочены к фундаменту Русской плиты и представлены горными породами, метаморфизованными в гранулитовой и амфиболитовой фациях, они слагают крупные массивы и блоки и характеризуются широко развитыми гнейсовыми куполами. К таким образованиям относятся: Двинский массив, являющийся продолжением Беломорского; Прикаспийский и ряд массивов в пределах Волго-Уральской антеклизы. Такие же древние массивы выделяются и в западной половине плиты. Формирование этих толщ повсеместно сопровождалось неоднократным внедрением интрузий от ультраосновного до кислого состава, во многих местах занимающих практически все пространство, так что вмещающие породы остаются лишь в виде реликтов кровли интрузивов.[1]

Наименее ясно строение образований, слагающих линейные зо­ны («межи») в фундаменте Русской плиты. Предполагается, что в ре­зультате растяжения и раздробления древнейшего плагиогнейсового фундамента этих зон в раннем архее они были заполнены вулканитами, инъецированы и протрудироваиы телами основного и ультраосновиого состава, а в конце архея, одновременно с гранитизацией в соседних массивах («полях»), испытали сжатие, при котором были выжаты кверху в виде клиньев и пластин глубинные образования гранулитовой фации умеренных и высоких давлений (гранатовые, гиперстеновые, кордиеритовые гнейсы, эндербиты, экдогиты). Этот процесс мог повто­ряться и в раннем протерозое.[4]

В целом в течение архея кора в пределах будущей плиты характеризовалась очень высоким термическим режимом и повсемест­ной высокой подвижностью и даже сравнительно близко от поверхности породам были свойственны высокие пластич­ность и текучесть, обусловившие сложность складчатых деформаций, мелких структурных форм, невыдержанность и извилистость простира­ний, малую роль крупных разломов. Интенсивная гранитизация с мас­совым выносом калия, охватившая в конце архея огромные террито­рии будущей платформы, привела к формированию более зрелой и мощной коры континентального типа, чем существовавшая в начале архея протоконтинеитальная «серогнейсовая» кора.[4]

В раннем протерозое тепловой поток и температура в верхней части коры в целом существенно понизились, но процесс их пониже­ния осложнялся несколькими волнами временного усиления теплового потока и прогрева коры; наиболее мощная из них достигла ее верхних частей около 1,8—1,9 млрд. лет.

3.2.Рифей

В рифейское время магматизм на территории Русской плиты был проявлен вследствие заложения системы авлакогенов - линейно вытянутых депрессий повышенной подвижности, ограниченные разломами. Они  рассекали приподнятый фундамент платформы и заполнялись толщами красноцветных, континентальных, мелководно-морских и лагунных пестроцветных отложений. Примерами таких авлакогенов являются: Вятский, Камско-Бельский, Серноводско-Абдулинский, Бузулукский, Среднерусский, Московский, Пачелмский, Доно-Медведицкий. Формирование авлакогенов в рифейское время сопровождалось магматизмом траппового и щелочного типов. Районы с наиболее интенсивным интрузивным, эффузивным и эксплозивным магматизмом тяготели к восточной и западной окраинам плиты, отличавшимся наибольшей раздробленностью фундамента. Намечается изменение состава магматических пород от древних к молодым: оливиновые диабазы (наиболее основные) — диабазы, обогащенные кварцем, щелочные и субщелочные породы (лимбургиты, трахиандезиты, сиенитовые порфиры).[1]

Рис. 7. Рифейские авлакогены Восточно-Европейской платформы (по Р. Н. Валееву, с изменениями):

1 — области поднятий; 2 — авлакогены; 3 — проявления траппового магматизма; 4 — герцинские авлакогены; 5 — геосинклинали обрамления. Цифрами в кружках обозначены авлакогены. 1 — Ладожский, 2 — Кандалакшско-Двинский, 3 — Керецко-Лешуковский, 4 — Предтиманский, 5 — Вятский, б — Камско-Бельский, 7 — Серноводско-Абдулинский, 8 — Бузулукский, 9 — Среднерусский, 10 — Московский, 11 — Пачелмский, 12 — Доно-Медведицкий, 13 — Волыно-Полесский, 14 — Ботническо-Балтийский, 15 — Припятско-Днепровско-Донецкий, 16 — Колво-Денисовский

3.4 Венд

Формирование вендских магматических провинций связано с образованием пассивных окраин при распаде неопротерозойского суперконтинента Родинии. Восточно-Европейский кратон, или континент Балтика, входил в состав этого суперконтинента, сочленяясь западной и юго-западной окраинами с Лаврентией и Амазонией; положение его восточной окраины остается неясным. Распад Родинии происходил в два этапа: первый проявился в позднем рифее 800-700 млн. лет назад вдоль западного края Лаврентии, составлявшей ядро протерозойской агломерации континентальных плит, а второй - 620-540 млн. лет назад вдоль восточной границы Лаврентии. В результате этого позднего (вендского) события был раскрыт океан Япетус, разделивший Балтику, Лаврентию и Амазонию около 600-570 млн. лет назад.

Маркирующий этот раздвиг магматизм рифтогенного типа c возрастом 620-550 млн. лет установлен также вдоль восточного побережья Северной Америки (Аппалачский, или Восточно-Лаврентийский пояс). В позднем рифее - венде в пределах Восточно-Европейской платформы сформировалось несколько крупных магматических провинций: на западе - Волынско-Брестская с возрастом вулканитов 550 млн. лет, на севере - Онежско-Тиманская с возрастом вулканитов 670-580 млн. лет, на востоке - Западно-Уральская с возрастом вулканитов 680-580 млн. лет [5]. («Вендский внутриплитовый магматизм Восточно-Европейской платформы» А. А. Носова)

На восточной, северо-восточной и юго-западной окраинах плат­формы в рифее и венде формировались также перикратонные прогибы. Возникновение и погружение авлакогенов в рифее протекало в условиях некоторого горизонтального растяжения коры платформы в тесной связи с заложением обрамлявших ее подвижных поясов и авлакогеоеинклинальных прогибов. В раннем венде авлако­гены, в которых еще продолжалось погружение, заметно расширились. В позднем венде их развитие прекратилось или приостановилось, и на обширных площадях платформы началось формирование плитного ме­гакомплекса, продолжавшееся в течение всего фанерозоя.

О присутствии магматизма в венде свидетельствуют  базальтовые покровы, реже пласты базальтовых туфов. В отложениях верхнего венда во многих местах обнаружены выдержанные горизонты базальтовых туфов и пеплов, свидетельствующие об эксплозивной вулканической деятельности. Все лавы, туфы и пеплы относятся к продуктам трапповой толеит-базальтовой платформенной формации. Однако основными породами, отлагавшимися в венде на территории Русской плиты, были терригенные породами: конгломераты, гравелиты, песчаники, алевролиты и аргиллиты. Реже встречаются карбонатные породы: мергели, известняки и доломиты. Песчаники и алевролиты окрашены в зеленые, зеленовато-серые, черные, красно-бурые, розовые цвета. Местами присутствуют отложения, характеризующиеся тонким ритмичным чередованием терригенных пород. Отложения накапливались в пределах авлакогенов, слагая вытянутые или изометричные прогибы [1]

3.5 Палеозой

В кембрии, ордовике и силуре территория Русской плиты испытывала интенсивные поднятия и опускания, являясь территорией как контитнентального, так и морского осадконакопления при отсутствии магматизма. Отложения представлены, главным образом, глинами, песками, песчаниками и карбонатными породами.[1]

Девонский период на территории Русской плиты ознаменовался существенной перестройкой структурного плана, раздроблением восточной ее части и заложением ряда авлакогенов. Раннедевонская эпоха была временем почти повсеместных поднятий. В эйфельское время происходили локальные опускания. Начавшаяся в живетском веке трансгрессия достигла максимума в раннефаменское время, после чего произошло сокращение морского бассейна, его обмеление и создалась сложная картина распределения фаций с преобладанием лагунных. Дифференцированные тектонические движения сопровождались щелочным, основным, щелочно-ультраосновным и трапповым магматизмом. В начале позднего девона в Предуралье сформировались узкие (1—5 км), но протяженные (100—200 км) грабены, свидетельствующие о раздроблении коры. В качестве примера проявления магматизма в девонское время можно рассмотреть различные части Восточно-Европейской платформы, схожие по тектонической обстановке с Русской плитой. Так, в районе Черниговского выступа скважинами вскрыты оливиновые и щелочные базальты, трахиты и их туфы, около 0,8 км мощностью. Проявление щелочного базальтового вулканизма имело место и в Припятском грабене. Франский век — это время раздробления фундамента авлакогена. Вулканиты верхнего девона известны и по южным окраинам Донбасса, в бассейнах рек Кальмиус и Волноваха. Наряду с песчаниками, конгломератами, известняками и аргиллитами в этом районе развиты оливиновые и щелочные базальты, трахиандезито-базальты, лимбургиты, авгититы и др. Выше появляются трахилипариты и их туфы. Мощность осадочного и вулканогенного девона превышает0,5 км. Верхнедевонские покровы толеитовых базальтов обнаружены на юго-восточных склонах Воронежской антеклизы. В соляных куполах Днепровско-Донецкого прогиба часто попадаются обломки щелочных базальтов, указывающие на широкое развитие в нем вулканизма. Скважины вскрыли верхнедевонские базальты и на Волго-Уральской антеклизе. [1]

Рис 4. Схема рельефа фундамента Русской плиты (с использованием материала В. Е. Хаина):

1 — выступы дорифейского фундамента на поверхность. Русская плита: 2 — глубина залегания фундамента 0—2 км; 3 — глубина залегания фундамента более 2 км; 4 — главные разрывные нарушения; 5 — эпибайкальские плиты; 6 — каледониды; 7 — герциниды; 8 — эпипалеозойские плиты; 9 — герцинский краевой прогиб; 10 — альпиды; 11 — альпийские краевые прогибы; 12 — надвиги и покровы. Цифры в кружках — основные структурные элементы. Щиты: 1 — Балтийский, 2 — Украинский. Антеклизы: 3 — Белорусская, 4 — Воронежская.Своды Волга-Уральской антеклизы: 5 — Татарский, 6 — Токмовский. Синеклизы: 7 — Московская, 8 — Польско-Литовская, 9 — Прикаспийская. Эпибайкальские плиты: 10 — Тимано-Печорская, 11 — Мизийская. 12 — Складчатое сооружение Урала, 13 — Предуральский прогиб. Эпипалеозойские плиты: 14 — Западно-Сибирская, 15 — Скифская. Альпиды: 16 — Восточные Карпаты, 17 — Горный Крым, 18 — Большой Кавказ. Краевые прогибы: 19 — Предкарпатский, 20 — Западно-Кубанский, 21 — Терско-Каспийский

4.Выводы

Главными этапами проявления магматизма на  территории Восточно-Европейской платформы являлись: архейско-протерозойский, связанный коллизией древних кратонов, рифейско-вендский, связанный с заложением системы авлакогенов, и, как следствие интенсивным магматизмом, и, наконец, девонский этап, вулканогенные отложения которого представлены лишь в отдельных частях Русской платформы

Магматизм являлся непосредственной частью формирования древнего фундамента и чехла будущих артезианских бассейнов на территории Русской плиты. К ним относятся Причерноморский, Восточно-Русский, Днепровско-Донецкоий, Балтийско-Польский,

Каспийский, Средне-Русский артезианские бассейны. На территории Русской плиты фундамент не выходит на поверхность. Он находится на глубине до 3 километров и, соответсвенно, составляет фундамент артезианского бассейна. Водоносные горизонты, находящиеся на большой глубине вблизи фундамента, содержат высокоминерализованные рассолы, состав которых хлоридно-натриевый, но большое влияние может оказывать состав магматических пород фунтамента, привносящие множество микрокомпонентов.

5.Список литературы

1. http://egfak.narod.ru/eastplat.htm
2. В.Е. Хаин, А.Ф. Лимонов «Региональная геотектоника» Изд-во МГУ, 2004
3. Е.Е. Милановский «Геология России и ближнего зарубежья» Изд-во МГУ, 1996
4. Н.И. Белая,  Е.П. Дубинин, С.А. Ушаков «Геологическое строение Московского региона. Геологические практики»: Москва: Изд-во МГУ, 2001
5. А. А. Носова «Вендский внутриплитовый магматизм Восточно-Европейской платформы» ИГЕМ РАН