Восточно-Европейская платформа (ВЕП)
5.1. Общая характеристика
Географически занимает территории Среднерусской и Среднеевропейской равнин, охватывая обширную территорию от Урала на востоке и почти до побережья Атлантического океана на западе. На этой территории расположены бассейны рек Волга, Дон, Днепр, Днестр, Неман, Печора, Висла, Одер, Рейн, Эльба, Дунай, Даугава и др.
На территории России ВЕП занимает Среднерусскую возвышенность, характеризующуюся преимущественно равнинным рельефом, с абсолютными отметками до 500 м. Только на Кольском полуострове и в Карелии проявлен горный рельеф с абсолютными отметками до 1 200 м.
Границами ВЕП являются: на востоке – Уральская складчатая область, на юге – структуры Средиземноморского складчатого пояса, на севере и северо-западе – структуры Скандинавских каледонид.
5.2. Основные структурные элементы
Как и любая платформа, ВЕП имеет двухъярусное строение.
Нижний ярус – это архейско-раннепротерозойский фундамент, верхний ярус – рифейско-кайнозойский чехол.
Фундамент на ВЕП залегает на глубинах от 0 до (по геофизическим данным) 20 км.
Фундамент на поверхность выходит в двух регионах: 1) в Карелии и на Кольском полуострове, где он представлен Балтийским щитом, занимающим также территории Финляндии, Швеции и части Норвегии; 2) в центральной Украине, где он представлен Украинским щитом. Область залегания фундамента на глубинах до 500 м в районе г. Воронеж называетсяВоронежским кристаллическим массивом.
Область распространения платформенного чехла рифейско-кайнозойского возраста называется Русской плитой.
Основными структурами Русской плиты являются следующие (рис. 4).
Рис. 4. Основные структуры Восточно-Европейской платформы
1. Граница платформы. 2. Границы основных структур. 3. Южная граница Скифской плиты. 4. Докембрийские авлакогены. 5. Палеозойские авлакогены. Цифры в кружках обозначают названия структур, не подписанные на схеме: 1-9 – авлакогены (1 – Беломорский, 2 – Лешуконский, 3 – Вожже-Лачский, 4 – Среднерусский, 5 – Кажимский, 6 – Калтасинсикй, 7 – Серноводско-Абдулинский, 8 – Пачелмский, 9 – Печоро-Колвинский); 10 – Московский грабен; 11 – Ижма-Печорская впадина; 12 – Хорейверская впадина; 13 – Предкавказский краевой прогиб; 14-16 – седловины (14 – Латвийская, 15 – Жлобинская, 16 – Полесская).
Областям относительно глубокого (более 2 км) залегания фундамента отвечают пологие отрицательные структуры – синеклизы.
Главнейшими из них являются: 1) Московская,занимающая центральную часть плиты; 2) Тимано-Печорская (Печорская), расположенная на северо-востоке плиты, между структурами Урала и Тиманским кряжем; 3) Прикаспийская, расположенная на юго-востоке плиты, занимающая междуречье Волги и Эмбы, на склонах Волго-Уральской и Воронежской антеклиз.
Областям относительно приподнятого положения фундамента отвечают пологие положительные структуры – антеклизы.
Главнейшими из них являются: 1) Воронежская, расположенная над одноименным кристал-лическим массивом; 2) Волго-Уральская, расположенная в восточной части плиты, ограниченная с востока структурами Урала, с севера Тиманским кряжем, с юга – Прикаспийской синеклизой, с юго-запада Воронежской антеклизой, с запада – Московской синеклизой.
В пределах синеклиз и антеклиз выделяются структуры более высоких порядков, такие как валы, своды, впадины и прогибы.
Тимано-Печорской, Прикаспийской синеклизам и Волго-Уральской антеклизе отвечают одноименные нефтегазоносные провинции.
Между Украинским щитом и Воронежским кристаллическим массивом (и одноименной антеклизой) расположен Днепровско-Донецкий (Припятско-Донецкий) авлакоген –это узкая структура грабенообразного погружения фундамента и увеличенной (до 10-12 км) мощности пород чехла, имеющая запад-северо-западное простирание.
5.3. Строение фундамента
Фундамент платформы образован архейскими и нижнепротерозойскими комплексами глубокометаморфизованных пород. Их первичный состав не всегда расшифровываются однозначно. Возраст пород определяется по данным абсолютной геохронологии.
Балтийский щит. Занимает северо-западную часть платформы, и граничит со складчатыми структурами Скандинавских каледонид по разломам глубокого заложения, имеющим надвиговую природу. К югу и юго-востоку фундамент ступенчато погружается под рифейско-кайнозойский чехол Русской плиты.
Комплексы нижнего архея (AR1)в разных блоках Балтийского щита представлены разнообразными гнейсами, кристаллическими сланцами, железистыми (магнетитовыми) кварцитами, амфиболитами, мраморами, мигматитами. Среди гнейсов выделяются следующие разновидности: амфиболовые, биотитовые, высокоглиноземистые (с кианитом, андалузитом, силлиманитом). Вероятным протолитом амфиболитов и амфиболовых гнейсов являются породы типа базитов (базальтоиды и габброиды), высокоглиноземистых гнейсов – осадочные породы типа глинистых осадков, магнетитовых кварцитов – железисто-кремнистые отложения (типа яшмоидов), мраморов – карбонатные отложения (известняки, доломиты). Мощность образований AR1 не менее 10-12 км.
Образования AR1 формируют структуры типа гнейсовых куполов, в центральных частях которых располагаются крупные массивы олигоклазовых и микроклиновых гранитов, с которыми связаны пегматитовые поля.
Комплексы верхнего архея (AR2)слагают узкие синклинорные зоны в образованиях AR1. Они представлены высокоглиноземистыми гнейсами и сланцами, конгломератами, амфиболитами, карбонатными породами, магнетитсодержащими кварцитами. Мощность образований AR2 не менее 5-6 км.
Образования нижнего протерозоя (PR1) мощностью не менее 10 кмвыполняют узкие грабен-синклинальные структуры, врезанные в архейский субстрат. Они представлены конгломератами, песчаниками, алевролитами, аргиллитами, метаморфизованными субщелочными базальтоидами, кварцито-песчаникми, гравелитами, местами доломитами, а также шунгитами (высокоуглеродистые метаморфизованные породы типа сланцев).
Образования PR1 прорваны одновозрастными интрузиями габброноритов с медно-никелевым оруденением, щелочными ультраосновными породами с карбонатитами, содержащими апатит-магнетитовые руды с флогопитом, а также более молодыми (рифейскими) гранитами-рапакиви (Выборгский массив) и нефелиновыми сиенитами девонского возраста. Последние представлены расслоенными концентрически зональными массивами: Хибинским с месторождениями апатит-нефелиновых руд и Ловозерским с месторождениями тантало-ниобатов.
На Балтийском щите пробурена самая глубокая в мире Кольская сверхглубокая скважина (СГ-3) глубиной 12 261 м (проектная глубина скважины – 15 000 м). Скважина пробурена в северо-западной части Кольского полуострова, в 10 км южнее г. Заполярный (Мурманская область), вблизи российско-норвежской границы. Бурение скважины начато в 1970 г. и закончено в 1991 г.
Скважина бурилась по программе глубокого и сверхглубокого бурения, осуществляемого в СССР по решениям Правительства.
Целью бурения СГ-3 являлось изучение глубинного строения докембрийских структур Балтийского щита, типичных для фундаментов древних платформ и оценка их рудоносности.
Задачами проходки скважины являлось:
1. Изучение глубинного строения протерозойского никеленосного Печенгского комплекса и архейского кристаллического основания Балтийского щита, выяснение особенностей проявления на больших глубинах геологических процессов, включая процессы рудообразования.
2. Выяснение геологической природы сейсмических границ в континентальной земной коре и получение новых данных о тепловом режиме недр, глубинных водных растворах и газах.
3. Получение максимально полной информации о вещественном составе горных пород и их физическом состоянии, вскрытие и изучение пограничной зоны между «гранитным» и «базальтовым» слоями земной коры.
4. Усовершенствование имеющихся и создание новых технологий и технических средств для бурения и комплексных геофизических исследований сверхглубоких скважин.
Скважина бурилась с полным отбором керна, выход которого составил 3 591,9 м (29,3%).
Основные результаты бурения следующие.
1. В интервале 0 – 6 842 м вскрыты метаморфические образования PR1, состав которых примерно тот же, о котором речь шла выше. На глубинах 1 540-1 810 м вскрыты тела ультрабазитов с сульфидными медно-никелевы-ми рудами, что опровергло представление о выклинивании рудоносного Печенгского комплекса и расширило перспективы Печенгского рудного поля.
2. В интервале 6 842 – 12 261 м вскрыты метаморфические образования AR, состав и строение которых примерно те же, о которых речь шла выше. На глубинах свыше 7 км в архейских гнейсах вскрыто несколько горизонтов магнетит-амфиболовых пород – аналогов железистых кварцитов Оленегорского и Костомукшского месторождений. На глубине около 8,7 км вскрыты габброиды с титаномагнетитовой минерализацией. В интервале 9,5 – 10,6 км в архейских образованиях установлен 800-метровый интервал с высокими (до 7,4 г/т) содержаниями золота, а также серебра, молибдена, висмута, мышьяка и некоторых других элементов, связанных с процессами гидрогенно-геохимического разуплотнения архейских пород.
3. Предполагаемая на глубинах около 7,5 км геофизическая граница (поверхность) Конрада (граница «гранитного» и «базальтового» слоев) не подтвердилась. Сейсмическая граница на этих глубинах отвечает зоне разуплотнения пород в архейских образованиях и вблизи границы архей-нижний протерозой.
4. На всем протяжении разреза скважины установлены притоки воды и газов, содержащих гелий, водород, азот, метан, тяжелые углеводороды. Исследования изотопного состава углерода показали, что в архейских толщах газы имеют мантийную природу, протерозойских – биогенную. Последнее может свидетельствовать о возможном зарождении биологических процессов, приведших в последствии к возникновении жизни на Земле, уже в раннем протерозое.
5. К числу принципиально новых относятся данные по изменениям температурного градиента. До глубины 3 000 м температурный градиент составляет 0,9-1о/100 м. Глубже этот градиент возрос до 2-2,5о/100 м. В итоге на глубине 12 км температура составила 220о вместо ожидаемой 120-130о.
В настоящее время Кольская скважина функционирует в режиме геолаборатории, являясь полигоном для испытания техники и технологии глубокого и сверхглубокого бурения и геофизического исследования скважин.
Украинский щит. Представляет собой крупный выступ фундамента, имеющий форму неправильного овала. С севера он ограничен разломами, по которым контактирует с Днепровско-Донецким авлагогеном, а в южном направлении погружается под отложения платформенного чехла.
В строении щита принимают участие метаморфические породы AR1, AR2 и PR1.
Комплексы нижнего архея (AR1)представлены плагиогнейсами, биотит-плагиоклазовыми, амфибол-плагиоклазовыми, высокоглиноземистыми (силлиманитовыми и корундовыми) гнейсами, кристаллическими сланцами, амфиболитами, мигматитами, кварцитами.
В строении комплексов верхнего архея (AR2) участвуют разнообразные гнейсы, амфиболиты, хлоритовые сланцы, железистые кварциты и роговики. Эти образования образуют узкие синклинорные зоны, врезанные в раннеархейский субстрат. Мощность образований AR не менее 5-7 км.
К образованиям нижнего протерозоя (PR1)относится криворожская серия, вмещающая железорудные месторождения Криворожского бассейна.
Эта серия обладает трехчленным строением. В ее нижней части залегают аркозовые метапесчаники, кварциты, филлиты. Средняя часть серии сложена, в основном, переслаивающимися джеспилитами, куммингтонитовыми, серицитовыми, хлоритовыми сланцами. В этой части серии расположены основные промышленные железорудные залежи Криворожского бассейна; количество рудных пластов в разных частях бассейна колеблется от 2 до 7. Верхняя часть серии сложена кварцито-песчаниками с осадочно-метаморфизованными железными рудами, кварцево-углеродистыми, слюдистыми, биотит-кварцевыми и двуслюдяными сланцами, карбонатными породами, метапесчаниками. Общая мощность образований криворожской серии не менее 5-5,5 км.
Среди комплексов AR и PR расположены крупные массивы архейского и раннепротерозойского возраста: гранитов (Уманский, Криворожский и др.), сложные многофазные плутоны, состав которых меняется от габбро-анортозитов, лабрадоритов до гранитов-рапакиви (Коростеньский и др.), а также массивы нефелиновых сиенитов (Мариупольский) с тантало-ниобиеввой минерализацией.
Воронежский кристаллический массив. Расположен на глубинах до 500 м. Изучен в связи с геологоразведочными и эксплуатационными работами на железные руды Курской магнитной аномалии (КМА).
Архейские(AR)образования представлены здесь разнообразными гнейсами, амфиболитами, железистыми роговиками, кристаллическими сланцами.
Образования нижнего протерозоя (PR1) выделены как курская и оскольская серии. В составе курской серии представлены: в нижней части чередующиеся метапесчаники, кварциты, гравелиты, в верхней части – чередующиеся филлиты, двуслюдяные, биотитовые сланцы, горизонты железистых кварцитов, к которым приурочены месторождения КМА. Мощность образований курской серии не менее 1 км. Залегающая выше оскольская сериямощностью 3,5-4 км образована углеродистыми сланцами, метапесчаниками, метабазальтами.
Среди толщ AR и PR расположены массивы одновозрастных интрузивных пород, представленные гранитами, габброноритами с медно-никелевым оруденением, граносиенитами.
5.4. Строение чехла
В строении чехла Русской плиты выделены 5 структурно-стратиграфических комплексов (снизу вверх): рифейский, венд-кембрийский, нижнепалеозойский (ордовикско-нижнедевонский), средне-верхнепалео-зойский (среднедевонско-пермский), мезозойско-кайнозойский (триас-кайнозойский).
Рифейский комплекс.
Рифейские толщи распространены в центральных и окраинных частях платформы. Наиболее полные разрезы рифея расположены на западном Урале, о которых речь будет идти при рассмотрении этого региона. Рифей центральной части платформы представлен всеми тремя отделами.
Нижний рифей (R1). В его нижней части залегают красноцветные кварцевые и кварц-полевошпатовые песчаники с горизонтами базальтов траппового типа. Вверх по разрезу они сменяются темными аргиллитами с прослоями мергелей, доломитов и алевролитов. Еще выше залегает мощная толща доломитов с прослоями аргиллитов. Мощность около 3,5 км.
Средний рифей (R2). Представлен преимущественно сероцветными песчаниками с прослоями доломитов и базальтов траппового типа общей мощностью около 2,5 км. В стратифицированном разрезе залегают пластовые тела долеритов, габбродолеритов.
Верхнийй рифей (R3). В его основании залегают кварцевые и кварц-полевошпатовые песчаники, выше – красные аргиллиты и алевролиты с прослоями доломитов, еще выше – чередование аргиллитов, алевролитов, песчаников и доломитов; завершается разрез доломитами. Общая мощность около 2 км.
Венд-кембрийский комплекс.
Венд (V). Представлен преимущественно терригенными и вулканогенными образованиями.
В нижней части располагаются преимущественно красноцветные песчаники, алевролиты, ленточные глины, тиллиты. [Тиллиты – это метаморфизованные моренные отложения]. Наличие тиллитов – наиболее характерный признак нижних частей разреза вендских отложений. Это, в свою очередь, свидетельствует о проявлении в вендское время интенсивного оледенения (Валдайское оледенение), которое по своим распространению и интенсивности сопоставимо с оледенением четвертичного времени.
Средняя часть венда представлена песчаниками, алевролитами с горизонтами базальтов, трахибазальтов и их туфов.
Верхняя часть разреза венда представлена пачками чередующихся песчаников, алевролитов, аргиллитов, в том числе красноцветными, содержащими желваковые фосфориты. Общая мощность вендских образований около 1,5 км.
Кембрий (Є). Отложения кембрия общей мощностью около 600-700 м распространены преимущественно в Прибалтике на южном склоне Балтийского щита. Они представлены терригенными отложениями, включающими глины, кварцевые песчаники с глауконитом и мелкими желваками фосфоритов.
Нижнепалеозойский (ордовикско-нижнедевонский комплекс).
Ордовик (O). Отложения ордовика общей мощностью не более 500 м распространены в основном в западных частях платформы. 9
Отложения О1 – глауконитовые песчаники с обильными фосфатизированными раковинами брахиопод; местами они образуют раковинный конгломерат, в котором содержание Р2О5 достигает 30%, и они приобретают промышленное значение как фосфатное сырье. Верхняя часть разреза О1 представлена известняками, доломитами, мергелями.
Отложения О2-3 образованы карбонатными отложениями (известняки, доломиты, мергели), среди которых залегают прослои и горизонты горючих сланцев (кукерситы) мощностью до 5 м, которые в Ленинградской области и Эстонии имеют промышленное значение и отрабатываются (Эстонский или Ленинградский сланцевый бассейн).
Силур (S). Отложения нижнего и верхнего силура обычной мощности не более 250 м (с локальными увеличениями до 900 м) представлены преимущественно карбонатными отложениями, формирующими крупные рифовые массивы. Среди карбонатных отложений превалируют органогенные известняки, присутствуют также доломиты и мергели. Местами в самых верхах разреза силура присутствуют бентонитовые глины.
Нижний девон (D1). Нижнедевонские отложения общей мощностью до 1,6 км представлены чередующимися пачками песчаников, алевролитов, глинистых доломитизированных известняков, аргиллитов.
Средне-верхнепалеозойский (среднедевонско-пермский) комплекс.
Средний и верхний девон (D2-D3). Отложения D2 и D3 широко распространены на платформе. На поверхность они выходят в Прибалтике, где образуют Главное девонское поле, и в Воронежской антеклизе – Центральное девонское поле. На остальной части Русской плиты они вскрыты многочисленными скважинами, пробуренными в связи с проведением геологоразведочных работ на нефть и газ.
На Центральном девонском поле отложения D2 в объеме эйфельского и живетского ярусов представлены пестроцветными песчаниками в нижней части разреза (так называемые «древние красные песчаники»), которые перекрываются пачками переслаивающихся мергелей, глин, доломитов, гипсов, песчаников. Отложения D3 (франский и фаменский ярусы) представлены известняками и доломитами с прослоями пестрых глин. Общая мощность отложений среднего и верхнего девона не превышает 150-200 м.
На Главном девонском поле отложения D2 представлены преимущественно песчаниками с прослоями известняков и доломитов, а отложения D3 имеют преимущественно карбонатный (известняково-доломитовый) состав. Общая мощность этих отложение не более 450 м.
В Днепровско-Донецком авлакогене средне-верхнедевонские образования достигают мощности 3,3 км. Они представлены здесь сложным чередованием с фациальными замещениями песчаниками, алевролитами, аргиллитами, известняками, доломитами, ангидритами, гипсами, пластами каменной соли. В этом разрезе залегают пласты, покровы и потоки базальтов траппового типа, трахибазальтов и их туфов.
К среднему-позднему девону относится формирование массивов нефелиновых сиенитов (Хибинского и Ловозерского) на Балтийском щите. Кроме того, к уровню D3-С1 относится формирование кимберлитов южного берега Белого моря, относящихся к Архангельской алмазоносной провинции.
Карбон (C). Каменноугольные отложения широко распространены на платформе.
Можно выделить два типа разреза каменноугольных отложений: 1) терригенно-карбонатный (подмосковный) и 2) терригенный угленосный (донецкий).
Первый тип разреза относится к Московской синеклизе, второй – к Днепровско-Донецкому авлакогену.
Каменноугольные отложения Московской синеклизы устроены следующим образом.
Турнейский ярус С1t представлен известняками, чередующимися с прослоями и пачками пестрых глин и известковых конгломератов.
Визейский ярус С1v. В его нижней части залегают кварцевые пески, переслаивающиеся с огнеупорными глинами, обогащенными глиноземом, пластами бурых углей. Мощность угленосной толщи обычно составляет 20-30 м, местами увеличиваясь до 70 м. Угли имеют промышленное значение и разрабатываются шахтами в Тульской, Калужской и Московской областях. На северо-западе Московской синеклизы (Ленинградская область) на этом уровне расположено Тихвинское месторождение бокситов.
Верхняя часть визейского яруса сложена светлыми песками с прослоями глин, содержащими редкие конкреции фосфоритов, маломощными (до 1 м) прослоями бурых углей и известняков. Завершается разрез визейского яруса известняками.
Серпуховской ярус С1s представлен преимущественно известняками.
Общая мощность отложений нижнего карбона около 300 м.
Средний карбон С2. В его основании залегают красноцветные косослоистые пески, сменяющиеся вверх по разрезу известняками, доломитами, мергелями. Мощность 100-150 м.
Верхний карбон С3 также образован известняками, доломитами, мергелями. Мощность около 150 м.
Принципиально иное строение имеют каменноугольные отложения Днепровско-Донецкого авлакогена. Они представлены исключительно терригенными угленосными отложениями общей мощностью 10-11 км. В разрезе выделяется 15 региональных свит, из которых 5 свит относятся к нижнему карбону, 7 – к среднему и 3 – к верхнему. Эти отложения представлены сложно ритмично переслаивающимися песчаниками, аргиллитами, алевролитами, пластами и линзами каменных углей. Породы имеют, как правило, темносерую или черную окраску. В этом разрезе присутствуют также маломощные (первые см, до 1 м) прослои известняков. Всего в разрезе Донбасса выделено около 300 угольных слоев и пропластков, из которых половина имеет промышленное значение. Обычные рабочие мощности угольных пластов составляют 1-1,2 м. Угли Донбасса высококачественные; сверху вниз они изменяются от газовых до антрацитов. Наиболее угленасыщенными являются свиты верхней части среднего карбона и нижней части верхнего карбона.
Пермь (Р). Пермские отложения распространены преимущественно на восточной окраине платформы, в Предуралье, где они наиболее полно изучены.
Для пермских отложений также характерны два типа разреза, которые разделены Тиманским кряжем.
К северу от Тиманского кряжа пермские отложения существенно терригенные континентальные, угленосные. Мощность их колеблется от 1 до 7 км. К этим отложениям приурочен Печорский (Воркутинский) угольный бассейн. Угленосные толщи представлены сложным чередованием песчаников, аргиллитов, алевролитов, небольшим количеством известняков, пластов углей. В угленосной толще насчитывается до 150-250 угольных пластов и пропластков. Марочный состав углей колеблется от бурых до антрацитов. Обычные рабочие мощности пластов 1,5-3,5 м, иногда достигают 30 м. Наиболее угленасыщенными являются отложения нижней перми и нижней части верхней перми.
К югу от Тиманского кряжа разрез пермских отложений более разнообразен и представляется следующим образом. В основании нижней перми залегает толща пестроцветных конгломератов, песчаников, алевролитов, аргиллитов, известняков. Обломочный материал состоит из пород, слагающих горный Урал. Мощность этой толщи не менее 500-600 м.
Параллельно и несколько выше по разрезу расположена мощная толща известняков, слагающих крупные карбонатные рифовые массивы. Мощность известняков в рифовых массивах достигает 1 км.
Границе нижней и верхней перми отвечают пестроцветные эвапоритоносные отложения, представленные сложным чередованием песчаников, доломитов, известняков, мергелей, гипсов, ангидритов, калийных, магниевых и каменных солей. Все эти породы находятся в тесном переслаивании и фациальных взаимопереходах. Мощность этих отложений достигает 5 км. На этом возрастном уровне расположены Верхнекамский и Печорский соленосные бассейны.
Верхняя часть верхней перми сложена меденосными пестроцветными карбонатно-глинисто-песчаными отложениями, представленными чередующимися песчаниками, мергелями, известняками, глинами, алевролитами, аргиллитами, конгломератами. В этой толще расположено большое количество проявлений и мелких месторождений медистых песчаников, на основе которых еще в XVII веке зарождалась медная промышленность Урала. Мощность меденосных отложений достигает 1 км.
Для всех отложений пермского возраста характерны мелководные прибрежно-морские, лагунные, дельтовые, прибрежно-континентальные условия накопления.
Мезозойско-кайнозойский (триас-кайнозойский) комплекс.
Триас (T). Триасовые отложения широко распространен3ы на платформе и представлены всеми тремя отделами.
Нижне- и среднетриасовые отложения обладают определенной двойственностью своего положения. С одной стороны, они завершают предыдущий комплекс, а с другой – начинают мезозойско-кайнозойский комплекс. Некоторые исследователи нижне- и среднетриасовые отложения рассматривают в составе средне-верхнепалеозойского структурно-стратиграфического комплекса.
Отложения нижнего триаса (T1) представлены преимущественно континентальными отложениями, сложенными пестроцветными грубыми косослоистыми песчаниками с прослоями конгломератов, алевролитами, глинами, мергелями; в глинах и алевролитах иногда отмечаются конкреции сидеритов. Мощность отложений T1 в разных местах платформы колеблется от 200 до 850-900 м.
Отложения среднего триаса (T2) также представлены континентальными пестроцветными песчано-глинистыми отложениями мощностью до 800 м.
Для верхнего триаса (T3) также характерны пестро- и сероцветные песчано-глинистые отложения, иногда содержащие прослои бурых углей, мощностью до 1 000 м.
Преимущественно континентальный характер триасовых отложений отражает общую особенность развития Земли в это время, которая характеризовалась геократическим режимом.
Юра (J). Юрские отложения представлены всеми тремя отделами. Наиболее распространены отложения верхнего отдела, менее – среднего и совсем ограниченно – нижнего. Для юрских отложений характерны как морские, так и континентальные условия накопления.
Нижнеюрские (J1) отложения в своей нижней части сложены континентальными песчано-глинистыми толщами, а в верхней – морскими глинами, известняками, песчаниками, содержащими прослои оолитовых лептохлорит-гидрогетитовых железных руд. Мощность около 250 м.
Среднеюрские (J2) отложения в центральных частях платформы являются преимущественно морскими, и они образованы песчаниками с прослоями известняков, глинами, содержащими многочисленную фауну аммонитов, которые наиболее распространены в районах Поволжья. Здесь мощность среднеюрских отложений не превышает 220-250 м. В западной части Прикаспийской синеклизы отложения этого времени являются преимущественно континентальными – это песчано-глинистые толщи с пластами бурого угля, иногда имеющего промышленное значение. Мощность этих отложений увеличена здесь до 500 м.
Верхнеюрские (J3) отложения обычной мощности до 300 м сложены преимущественно морскими глинами, содержащими прослои глауконитовых песков, желваки фосфоритов, конкреции марказита, а также горизонты горючих сланцев; последние в ряде районов имеют промышленное значение и разрабатываются.
Мел (K). Меловые отложения являются преимущественно морскими образованиями.
Нижнемеловые (K1) отложения представлены преимущественно песчано-глинистыми породами с глауконитом и желваками и пластами фосфоритов. Мощность отложений в различных частях платформы колеблется от 100-120 до 500 м.
Верхнемеловые (K2) отложения являются преимущественно карбонатными – это мергели, известняки, писчий мел. Среди карбонатных пород присутствуют горизонты глауконитовых песков, опок, трепела, кремнистых глин и фосфоритов. Мощность не более 500 м.
Палеоген (P).Отложения палеогена распространены только в южной части платформы, в северном Причерноморье, где представлены как морскими, так и континентальными отложениями.
Нижний палеоген – палеоцен (P1) образован 80-метровой толщей песков с прослоями глин, опок, кремнистых глауконитовых песков.
Средний палеоген – эоцен (P2) общей мощности до 100 м сложен в нижней и верхней частях морскими отложениями, состоящими из глауконитовых песков, песчаников, глин, а в средней части – углефицированными кварцевыми песками с прослоями бурых углей.
Верхний палеоген – олигоцен (P3) мощностью до 200 м представлен песчано-глинистыми толщами, содержащими промышленные залежи марганцевых руд (Южно-Украинский марганцевый бассейн).
Неоген (N). Неогеновые отложения также распространены преимущественно в южной части платформы.
Отложения нижнего неогена – миоцена (N1) устанавливается определенная последовательность в смене снизу вверх по разрезу континентальных отложений лагунными, а затем и морскими. В нижней части миоцена залегают континентальные угленосные терригенные отложения, в средней части находятся лагунные пестроцветные глины с пластами гипсов, а в верхней – известняки, образующие крупные рифовые массивы. Общая мощность отложений миоцен3а приближается к 500 м.
Верхний неоген – плиоцен (N2) представлен преимущественно морскими песчано-глинистыми отложениями мощностью 200-400 м, содержащими пласты оолитовых осадочных железных руд (Керченский железорудный бассейн).
Четвертичные отложения (Q) распространены повсеместно и представлены разнообразными генетическими типами: ледниковыми, флювиогляциальными, аллювиальными, элювиальными, делювиальными и пр. Ледниковые и флювиогляциальные отложения преобладают в северных частях платформы – это валуны, пески, моренные суглинки. В южных частях платформы преобладают лёссовые толщи. Аллювиальные отложения приурочены к долинам рек, где слагают разновозрастные террасы, элювий развит на водораздельных пространствах, делювий развит на их склонах. На побережье Балтийского и Черного морей известны морские террасы, сложенные преимущественно песками. С ними связаны морские россыпи янтаря (побережье Балтийского моря, Калининградская область), а также ильменит-цирконовые россыпи Причерноморья (Южная Украина).
5.5. Полезные ископаемые
На Восточно-Европейской платформе распространены разнообразные и многочисленные месторождения полезных ископаемых. Среди них углеводородное сырье (нефть, природный газ, конденсат), твердое топливо (бурый, каменный уголь, горючие сланцы), черные, цветные, редкие металлы, неметаллические полезные ископаемые. Они расположены как в фундаменте, так и в чехле платформы.
Полезные ископаемые в фундаменте.
Черные металлы. Наиболее значимыми являются месторождения железных руд формации железистых кварцитов, локализованные в архейских и нижнепротерозойских комплексах Балтийского, Украинского щитов и Воронежского кристаллического массива.
Балтийский щит
На Кольском полуострове в метаморфических образованиях AR1 (кольская серия) расположено Оленегорское месторождение с запасами руды 450 млн.т и средним содержанием железа 31%.
В Республике Карелия в метаморфических образованиях AR2 расположено Костомукшское месторождение с запасами руды 1,4 млрд.т и средним содержанием железа 32%.
На Кольском полуострове в раннепротерозойских щелочных ультраосновных породах с карбонатитами локализовано Ковдорское месторождение апатит-магнетитовых руд с флогопитом. Запасы месторождения составляют 770 млн.т руды, содержащей 28% железа и 7-7,5% Р2О5.
Украинский щит
В нижнепротерозойских метаморфических комплексах (криворожская серия) расположен Криворожский железорудный бассейн(Украина) с железными рудами формации железистых кварцитов. Разведанные запасы руд этого бассейна оцениваются в 18 млрд.т с содержанием железа 34-56%.
Воронежский кристаллический массив
В нижнепротерозойских метаморфических комплексах (курская серия) расположен крупнейший в России железорудный бассейн – Курская магнитная аномалия (КМА), расположенная на территории Курской, Белгородской и Орловской областей. КМА представляет собой гигантский овал протяженностью с СЗ на ЮВ 600 км при ширине 150-200 км и площадью около 120 тыс. кв.км. Общие разведанные запасы железных руд составляют 66,7 млрд.т с содержанием железа от 32-37 до 50-60%.
[Общим для всех месторождений формации железистых кварцитов является: 1) большие мощности рудных тел, определяемые в 10-100 м; 2) большая протяженность рудных тел – сотни м, первые км; 3) примерно однородный их минеральный состав – это магнетит, гематит, мартит].
Цветные металлы. Наиболее значимыми являются Печенгская и Мончегорская группы сульфидных медно-никелевых месторождений, приуроченных к габброноритовым телам раннего протерозоя. Она расположена на Балтийском щите (Кольский полуостров). Главными рудными минерами руд являются пентландит, халькопирит, пирротин, пирит. На месторождениях выделяются сплошные и вкрапленные руды. Содержания меди колеблются в пределах 0,5-1,5%, никеля – 0,5-5%, руды содержат металлы платиновой группы.
Редкие металлы. Месторождения (Ловозерская группа) редких металлов (тантало-ниобатов) приурочены к одноименному зональному концентрически расслоенному массиву нефелиновых сиенитов на Кольском полуострове. Среднее содержание Ta2O5 составляет 0,15%, Nb2O5 0,2%. Главным рудным минералом является лопарит, который содержит до 10% Nb2O5, 0,6-0,7% Ta2O5 и до 30% редких земель цериевой группы.
Неметаллы. Хибинская группа месторождений (Юкспор, Кукисвумчорр, Коашва и др.) апатит-нефелиновых руд приурочена к одноименному массиву нефелиновых сиенитов на Кольском полуострове (Балтийский щит). Рудные залежи имеет пласто- и линзообразную форму протяженностью 2-3 до 6 км и мощность до 80 м. Содержание апатита в руде от 10 до 80%, нефелина – от 20 до 65%. Разведанные запасы апатит-нефелиновых руд составляют около 4 млрд.т с содержанием Р2О5 от 7,5 до 17,5%. Эти руды являются основным сырьевым источником производства фосфатных удобрений. Месторождения имеют комплексный характер. Минеральный состав руд – апатит, нефелин, сфен, титаномагнетит. В апатите содержатся также Sr, TR, F, в нефелине – Al, K, Na, Ga, Rb, Cs, в сфене – Ti, Sr, Nb, в титаномагнетите – Fe, Ti, V. Все эти компоненты в той или иной мере извлекаются при технологическом переделе апатит-нефелиновых руд.
Из других неметаллических полезных ископаемых следует отметить следующие: граниты-рапакиви Выборгского (Балтийский щит) и Коростеньского (Украинский щит) массивов, лабрадориты (Коростеньский массив), используемых в качестве облицовочного метериала; декоративные кварциты (Шокшинское месторождение на Балтийском щите); месторождения благородных топазов, морионов и цитринов в пегматитовых полях, связанных с раннепротерозойскими гранитами на Волыни (Украинский щит) и др.
Полезные ископаемые в чехле.
Углеводородное сырье. На Восточно-Европейской платформе расположены 3 крупные нефтегазоносных провинции (НГП): Тимано-Печорская, приуроченная к одноименной синеклизе, Волго-Уральская (одноименная антеклиза), Прикаспийская (одноименная синеклиза).
Тимано-Печорская НГП площадью 350 тыс. кв. км насчитывает около 80 месторождений нефти, природного газа и конденсата. Они приурочены к 8 нефтегазоносным комплексам (НГК): терригенный красноцветный V-O, карбонатный S-D1, терригенный D2-D3f, карбонатный D3, терригенный C1, карбонатный C1v2-P1, терригенно-карбонатно-галогенный P1-P2, терригенный T. Глубины залегания нефтегазоносных отложений колеблются от 500-600 м до 2,5-3 км. Наиболее известными месторождениями являются Ярегское нефте-титановое и Вуктыльское газо-конденсатное.
Волго-Уральская НГП площадью 700 тыс. кв.км насчитывает около 1 000 месторождений. Они приурочены к следующим пяти НГК: терригенно-карбонатному D2 , карбонатному D3-C1, терригенному C1, карбонатному C2-P1, карбонатно-глинисто-сульфатно-соленосному C3-P2. Продуктивные горизонты залегают на глубинах от 500 до 5 000 м. В пределах провинции выявлено 920 разномасштабных месторождений, наиболее известными из которых являются Ромашкинское, Бавлинское, Оренбургское и др.
Прикаспийская НГП площадью 500 тыс. кв. км насчитывает около 100 месторождений. В ней выделены две группы НГК: подсоленосная и надсоленосная. Подсоленосная группа представлена 4 НГК: терригенным D-С1, карбонатным D3-C1, карбонатным C1-C2, терригенным C2-P; в надсоленосной группе находятся два НГК: терригенный P2-T и карбонатно-терригенный J-K. Глубины залегания продуктивных пластов колеблются от 300 до 3 300 м. Наиболее известным месторождением является Астраханское.
Твердое топливо. На территории Восточно-Европейской платформы расположены три крупных угленосных бассейна (Подмосковный, Донецкий и Печорский), и два сланцевых бассейна (Прибалтийский и Тимано-Печорский).
Подмосковный буроугольный бассейн. Общая площадь развития угленосных отложений до глубины 200 м составляет 120 тыс. кв.км. Угленосными являются песчано-глинистые отложения визейского яруса С1. Общие геологические ресурсы – 11 млрд.т, балансовые запасы по сумме категорий А+В+С1 – 4,1 млрд.т, С2 – 1 млрд.т, забалансовые – 1,8 млрд.т.
Донецкий каменноугольный бассейн (Донбасс). Приурочен к Днепровско-Донецкому авлакогену. Занимает площадь 60 тыс. кв.км. Угленосными являются терригенные отложения С1. Бассейн изучен до глубины 1 800 м. До этой глубины общие запасы кондиционных углей оценены в 109 млрд.т. Запасы промышленных категорий составляют 57,5 млрд.т, их которых на долю антрацита приходится 24%, газовых углей – 48%, коксующихся углей – 17%, тощих углей – 11%
Печорский (Воркутинский) каменноугольный бассейн.Площадь около 300 тыс. кв.км. Расположен в полярной и приполярной частях Предуральского прогиба. Угленосными являются терригенные отложения нижней и верхней перми. Марочный состав углей колеблется от бурых до антрацитов. Общие геологические запасы и ресурсы оцениваются в 265 млрд.т, из них разведанные запасы составляют 23,9 млрд.т
Прибалтийский сланцевый бассейн. Площадь развития промышленной сланценосности около 5,5 тыс. кв.км. Расположен на южном склоне Балтийского щита, преимущественно на территории Ленинградской области и Эстонии. Продуктивными являются карбонатные отложения среднего ордовика, среди которых залегают горизонты горючих сланцев (кукерситы) мощностью до 9 м, имеющие промышленное значение. Общие разведанные запасы кукерситов оцениваются в 9,3 млрд.т.
Тимано-Печорский сланцевый бассейн. Расположен в пределах одноименной синеклизы (Республика Коми). Приурочен к морским песчано-глинистым отложениям верхней юры, содержащим 3 горизонта горючих сланцев мощностью 0,5-3,7 м. Запасы категории С2 в количестве 550 млн.т учтены только по Айювинскому месторождению, прогнозные ресурсы всего бассейна оценены в 29 млрд.т.
Черные металлы. Черные металлы представлены месторождениями осадочных железных и марганцевых руд, формирующих крупные рудные бассейны, в морских терригенных отложениях палеогена и неогена.
Керченский (Керченско-Таманский) железорудный бассейн. Занимает площадь 250-300 кв.км на Керченском полуострове Украины и частично на Таманском полуострове России (районы Причерноморья). Рудоносными являются морские плиоценовые (N2) песчано-глинистые толщи, содержащие пласты бурых железняков мощностью до 25-40 м. Преобладающая часть руд имеет оолитовое сложение. Главными рудными минералами являются гидрогётит и лептохлорит. Разведанные запасы железных руд составляют 1,84 млрд.т со средним содержанием железа 37,5%.
Южно-Украинский (Никопольский) мараганцеворудный бассейн. Расположен на южном склоне Украинского щита и занимает площадь около 5 тыс. кв.км. Наиболее известными месторождениями являются Никопольское, Большой Токмак. Продуктивными являются олигоценовые морские песчано-алеврито-глинистые отложения, в которых залегают 2-3-метровые пласты осадочных марганцевых руд. Выделяются следующие типы руд: оксидные (среднее содержание марганца 27,9%), оксидно-карбонатные (среднее содержание марганца 25,0%) и карбонатные (среднее содержание марганца 22,0%). Главными рудными минералами оксидных руд являются пиролюзит, псиломелан, манганит, карбонатных руд – кальциевый родохрозит, манганкальцит. Запасы марганцевых руд этого бассейна составляют 2,5 млрд.т.
Цветные металлы. Месторождения цветных металлов в чехле платформы представлены бокситами.
Бокситы представлены в Тихвинском месторождении (Ленинградская область), Северо-Онежском бокситоносном районе (Архангельская область) и в Тиманской бокситорудной провинции (Республика Коми).
Тихвинские и северо-онежские бокситы приурочены к терригенным отложениям С1.
В Тиманской бокситорудной провинции протяженностью 400 км и шириной до 100 км выделены Среднетиманский и Южно-Тиманский бокситорудные районы. Бокситы Среднетиманского района имеют возраст D3, они приурочены к разноцветным алевритистым и песчанистым гидрослюдистым и каолинит-гидрослюдистым глинам, представляющим собой кору выветривания на доломитизированных известняках R3. Главные рудные минералы – бёмит, диаспор, второстепенные – шамозит, гётит, гематит. Химический состав бокситов следующий: Al2O3 – 36,5-55,2%, SiO2 – 2,7-12,3%, Fe2O3 – 20,2-35%, кремневый модуль (Al2O3: SiO2), определяющий количество свободного глинозема, колеблется в пределах 3,5-4 до 20. Бокситоносная пачка Южно-Тиманского района имеет раннекаменноугольный возраст и представлена каолиновыми глинами с пластами аллитов и бокситов различных разновидностей. Бокситы имеют каолинит-гиббсит-бёмитовый, каолинит-бёмитовый состав. Химический состав бокситов: Al2O3 – 40-70%, SiO2 – 12-28%, Fe2O3 – 3,6-12,6%, кремневый модуль колеблется в пределах 1,5-5,5.
Неметаллы. Из неметаллических полезных ископаемых, имеющих важное промышленное значение, следует отметить фосфориты, соли, драгоценные и поделочные камни.
Прибалтийский фосфоритоносный бассейн расположен в северо-западной части Московской синеклизы, на южном склоне Балтийского щита, на территории Ленинградской области и Эстонии. Площадь 15 тыс. кв.км. Фосфатоносными являются отложения низов нижнего ордовика, представленные ракушняковым конгломератом переменной мощности – от 1-2 до 8-10 м. Местами перекрывается горизонтом горючих сланцев. Балансовые запасы фосфоритов составляют 1,3 млрд.т со средним содержанием Р2О5 12%.
Вятско-Камский фосфоритоносный бассейн расположен в центральной части Русской плиты (Кировская область). Занимает площадь 1,9 тыс. кв.км. Фосфатоносными являются отложения нижнего мела, представленные кварц-глауконитовым песком, в котором сгружены фосфоритовые конкреции размером от 10 до 20-30 см. Запасы фосфоритов составляют 2,1 млрд.т с содержанием Р2О5 11-15%.
Верхнекамский соленосный бассейн расположен в Предуральском прогибе, занимает площадь 6,5 тыс. кв.км. Продуктивными являются пограничные отложения Р1 и Р2, представленные пестроцветной эвапоритоносной карбонатно-песчано-глинистой формацией. В бассейне выделяются каменные, калийные и магниевые соли. Главными минералами солей являются галит (NaCl), сильвин (KCl) и карналлит (MgCl2·KCl·6H2O). Промышленные запасы солей составляют 3,8 млрд.т, перспективные – 15,7 млрд.т.
Прикаспийский соленосный бассейн занимает площадь около 600 тыс. кв.км, совпадая, по существу, с Прикаспийской нефтегазоносной провин-цией. Здесь известно около 1 200 соляных куполов (диапиров), в которых мощность соленосных отложений достигает 8-11 км, сокращаясь до 1,5-2 км или до полного выклинивания в межкупольных пространствах. Соленосными являются преимущественно отложения кунгурского яруса Р1. В составе солей, наряду с галитом и карналлитом, присутствуют также полигалит K2MgCa2[SO4]4·2H2O и бишофит MgCl2·6H2O. На территории этого бассейна соленосными являются также воды (рапа) озер Эльтон, Баскунчак. Общие запасы солей приближаются к 3 млрд.т.
Архангельская алмазоносная провинция расположена на севере платформы, на южном берегу Белого моря (Архангельская область). Алазоносными являются кимберлитовые трубки, имеющие возраст D3-C1. Наиболее известны месторождения им. Карпинского, Ломоносовское и др. Запасы последнего приближаются к 230 млн. карат.
Калининградский янтареносный район расположен на южном берегу Балтийского моря. Промышленная янтареносность связана со вторичными россыпями, образованными при перемыве глауконит-кварцевых песков и алевролитов верхов эоцена (средний палеоген) мощностью 0,5-20 м, которые рассматриваются как дельтовые отложения.
Подземные воды. Месторождения подземных вод находятся в пределах ряда крупных артезианский бассейнов – Прикаспийского, Прибалтийского, Печорского, Московского, Волго-Камского и др.
Кроме того, в чехле платформы известно большое количество общераспространенных полезных ископаемых (песчано-гравийные смеси, галечники, известняки, мергели, мел, щебень), используемых в качестве строительных материалов в промышленном, гражданском и дорожном строительстве, производстве цементов и др. целях.