книги / Региональная геология России (краткий курс)

ченной. Геологической съемкой было охвачено только около 10 % ее площади, а доля детальных съемок исчислялась первыми процентами. Огромные пространства Сибири, Дальнего Востока, Северо-Востока, Арктического побережья практически оставались «белыми пятнами», пересеченными лишь узкими полосками маршрутных исследований. Недостаточный уровень региональных исследований был следствием недооценки царским правительством значения геологического изучения страны. В Геологическом комитете работало всего около 300 геологов. Геологическая служба царской России располагала ассигнованиями в десятки раз меньшими, чем в развитых капиталистических странах Европы и Северной Америки.

В зачаточном состоянии находились геофизические исследования, хотя в конце XVIII в. уже была известна Курская магнитная аномалия, а в 20-х годах XIX в. проводились магнитные наблюдения в промышленных районах Урала и Кривого Рога. Всеобщая магнитная съемка территории России началась лишь в начале XX столетия, а разработанный академиком Б.Б. Голициным сейсмограф положил начало науке сейсмологии.

После Октябрьской революции и Гражданской войны геологические исследования развернулись по всей стране, которая нуждалась в угле, нефти, черных и цветных металлах, сырье для химической промышленности. Уже в апреле 1918 г. В.И. Ленин предложил поручить Академии наук составление плана по самостоятельному снабжению Советской республики всеми главнейшими видами сырья, а в 1919 г. по его прямому указанию было начато комплексное геолого-геофизическое изучение района Курской магнитной аномалии под руководством И.М. Губкина – выдающегося геолога-нефтяника, будущего президента Академии наук. В 20–30-е годы он стал организатором геологоразведочной службы СССР. Был поставлен вопрос об освоении Подмосковного угольного бассейна. Для подготовки геологов и горных инженеров были расширены геологические отделения в университетах и создана Московская Горная академия, позднее разделенная на несколько специализированных институтов. Значительно расширились масштабы и тематика геологических исследований, проводи-

11

мых Академией наук. Стали складываться геологические школы в различных регионах России и других республиках Советского Союза.

В 1922 г. была впервые составлена и издана геологическая карта всей Азиатской территории страны. Начата систематическая геологическая съемка масштаба 1:210 000 (пятиверстная) на Урале, на Украине, в Средней Азии. Развернулись геологосъемочные и поисковые работы в горнопромышленных районах. В результате проведенных исследований были открыты крупнейшие месторождения калийных солей в Пермской области, апатитов в Хибинах, железных руд на Урале и в пределах КМА, нефти в Приуралье, бокситов у Тихвина, олова в Забайкалье. Геологический комитет уже не справлялся с резко возросшим объемом работ, и многие отрасли промышленности стали обзаводиться собственными геологическими службами. Помимо непосредственных поисков и разведок месторождений полезных ископаемых эти организации проводили огромную геологическую работу по стратиграфии, литологии, тектонике и т.д.

Широкий фронт региональных и специальных геологических исследований позволил значительно увеличить минераль- но-сырьевую базу СССР. Была доказана высокая перспективность Волго-Уральской области как базы нефтяной промышленности («Второго Баку»), открыты и доразведаны Печорский, Карагандинский, Тунгусский, Канский, Ленский

идругие угольные бассейны, медно-никелевые месторождения на Кольском полуострове, бокситовые – на Урале, вольфрамовые – на Кавказе; установлена золотоносность бассейна р. Колымы.

Геологическими съемками разных масштабов было покрыто более половины площади СССР. Обобщение многочисленных материалов позволило в 1937 г., к XVII сессии Международного геологического конгресса, состоявшейся в Москве, издать первую сводную геологическую карту территории страны масштаба 1:5 000 000 под редакцией Д.В. Наливкина, хотя

иимевшую еще «белые пятна» на севере и северо-востоке Сибири. Через три года была издана новая, уже более детальная карта масштаба 1:2 500 000.

12

Таким образом, в годы довоенных пятилеток благодаря исключительному размаху поисково-съемочных и геологоразведочных работ, в процессе которых было открыто огромное количество месторождений разнообразных полезных ископаемых, была создана крепкая минерально-сырьевая база страны, а советская геологическая наука выдвинулась на одно из ведущих мест в мире.

Начиная с 20-х годов быстро развиваются и региональные геофизические исследования, сначала для поисков и разведки месторождений, а затем и для изучения геологического строения целых регионов. Кроме гравиметрических и магнитометрических работ в практику внедряются электрометрические работы: профилирование, зондирование, а также сейсмометрические – МПВ (метод преломленных волн) и МОВ (метод отраженных волн). Несмотря на видимые успехи, эффективность геофизических исследований в предвоенные годы была очень низкой, в основном из-за плохого качества геофизической аппаратуры.

Крайне важно отметить, что в конце 30-х годов прошлого столетия российские геологи стояли на самых передовых научных позициях, буквально в преддверии большого скачка к принципиально новым теоретическим воззрениям, таким как концепция конструктивного тектогенеза («новая геосинклинальная теория») и плитная («новая глобальная») тектоника [12]. Зарождение этих новаторских идей происходило на геологических материалах Северо-Восточной Азии и смежных притихоокеанских окраин, представлявших своего рода полигон для появления и развития новых тектонических концепций. Начавшаяся Вторая мировая война не только прервала планомерное изучение необъятных просторов нашей Родины, заставив сосредоточить усилия на практических делах – поисках, разведке и добыче полезных ископаемых, необходимых для победы над врагом. Главное – в этот период произошло возвращение геологов на фиксистские позиции. Все публикации 40–60-х годов в принципе повторяют представления, высказанные предшественниками в 30-е годы, лишь в той или иной мере детализируя, развивая и уточняя их.

13

Региональные геологические исследования в СССР

не прекращались и в годы Великой Отечественной войны. Они велись главным образом в горнопромышленных районах Урала, Казахстана, Средней Азии, Сибири и Дальнего Востока и были связаны с поисками и разведкой минерального сырья. Были выявлены новые промышленные месторождения в районах, доступных для быстрейшего освоения: оловянные – на Дальнем Востоке, молибденовые и марганцевые – в Казахстане, вольфрамовые – в Средней Азии. Созданный перед войной Комитет по делам геологии преобразуется в общесоюзное Министерство геологии, взявшее в свои руки планирование, руководство и координацию всех геологических работ, ранее выполнявшихся ведомственными службами.

Впослевоенные годы советские геологи провели огромные по масштабу геолого-съемочные и картосоставительные работы, пробурили сотни опорных скважин, широко развернули геофизические исследования, выполнили ряд важных теоретических исследований и далеко продвинули вперед региональную геологию. Были открыты железорудные месторождения (Соколовско-Сарбайское, Ангаро-Питское), каменноугольные бассейны (Львовский, Южно-Якутский), новые нефтегазоносные области на юго-востоке страны (Каракумская, Бухаро-Хивинская, Южно-Мангышлакская). На Сибирской платформе были открыты коренные месторождения алмазов.

Вэти годы были изданы геологические, тектонические,

гидрогеологические, гидрохимические, металлогенические и другие карты разных масштабов для всей территории Советского Союза. Опорное бурение позволило впервые высказать обоснованные представления о строении таких регионов, как Русская, Западно-Сибирская и Туранская плиты.

На базе коренного перевооружения и новых методов исследования, по существу, была создана и новая геофизика.

Вэлектрометрии были усовершенствованы старые и созданы новые методы: теллурических токов (ТТ), магнитотеллурического зондирования и профилирования (МТЗ и МТП), что позволило значительно увеличить глубинность электроразведки.

Всейсмометрии появился метод глубинного сейсмического

14

зондирования (ГСЗ), который при совместном применении с методом отраженных волн (МОВ) и корреляционным методом преломленных волн (КМПВ) позволил «просвечивать» земную кору на всю ее глубину, захватывая даже верхнюю мантию. В настоящее время широко применяется метод общей глубинной точки (МОГТ) и «сейсмостратиграфии».

В 60-е годы в результате детального изучения крупных регионов появляются многочисленные геологические сводки, сделанные видными специалистами. Советские геологи участвуют в создании ряда международных геологических и тектонических карт, руководя этими работами. Например, в 1964 г. была опубликована Международная тектоническая карта Европы масштаба 1:2 500 000 под редакцией Н.С. Шатского и А.А. Богданова (в 1982 г. вышло 2-е издание этой карты). Успехи регионального изучения СССР находят отражение в многотомной «Геологии СССР», многочисленных монографиях, в том числе в «Тектонике СССР», «Стратиграфии

СССР», «Петрографии СССР» и других. Коллективом Геологического института АН СССР под руководством А.Л. Яншина издается тектоническая карта Евразии (1966 г.). В 1967– 1969 гг. публикуется «Атлас литолого-палеогеографических карт СССР» под редакцией А.П. Виноградова, а в 1982 г. впервые в стране издается «Палеогеоморфологический атлас

СССР» под редакцией С.К. Горелова и Б.Н. Леонова. Большой вклад в развитие региональной геологии в нашей

стране внесли такие советские ученые, как А.Д. Архангельский, В.В. Белоусов, А.А. Богданов, И.И. Горский, Ю.А. Жемчужников, П.Н. Кропоткин, Ю.А. Косыгин, М.В. Муратов, Д.В. Наливкин, В.А. и С.В. Обручевы, А.В. Пейве, П.И. Степанов, Н.М. Страхов, С.С. Смирнов, М.М. Тетяев, В.Е. Хаин, Н.С. Шатский, А.Л. Яншин и многие другие.

В последние десятилетия опубликован ряд крупных обобщающих монографий, а также тектонических и геологических карт с объяснительными записками, имеющих важное значение для понимания региональной геологии России.

Получены новые данные о строении земной коры с помощью геофизических методов, активно внедряются дистанционные методы изучения структуры земной коры с помощью аэ-

15

рофото- и космических съемок. Развернулось комплексное геолого-геофизическое изучение шельфов и глубоководных зон внутренних, окраинных морей и ложа океанов. Увеличилась детальность геолого-съемочных работ, широкое развитие получили глубокое, а с 70-х годов XX столетия – и сверхглубокое бурение. В 80-х годах была пробурена самая глубокая в мире Кольская скважина. Возросла глубинность исследований, что особенно важно, поскольку большинство месторождений, расположенных в непосредственной близости от поверхности, уже обнаружено и перспективы выявления новых крупных концентраций минерального сырья в основном связаны с глубоко залегающими месторождениями.

Геологическое строение многих районов страны стало переосмысливаться с точки зрения идей мобилизма, в том числе

спозиций «новой глобальной тектоники».

В1972 г. в Перми прошло Всесоюзное стратиграфическое совещание, сопровождавшееся геологической экскурсией по западному склону Среднего Урала, а в 1975 г. в Москве состоялся Международный геологический конгресс по карбону.

Прошедшая в 1984 г. в Москве 27-я сессия МГК (впервые после 17-й сессии в 1937 г.), которая сопровождалась многочисленными геологическими экскурсиями, продемонстрировала значительные успехи отечественной науки и геологической службы страны в изучении ее геологического строения и минеральных ресурсов.

Отечественные геологи – инициаторы и активные участники ряда международных проектов: «Проекта верхней мантии», «Международного геофизического года», «Международного геодинамического проекта» и др.

Продолжают развиваться новые научные направления: геология докембрия, глобальная корреляция геологических явлений и процессов, планетология, охрана окружающей среды, хранение и обработка геологической информации. Старый девиз геологов «Mente et malleo» (умом и молотком) дополняют новейшие средства: весь арсенал современной техники, геофизика, сверхглубокое бурение, космические исследования.

Более 400 фамилий геологов увековечено в названиях геологических и географических объектов.

16

PNRPU

В 1980 г. за производственные достижения и экономическое сотрудничество Комитет международных премий за мир вручил Министерству геологии СССР почетную премию «Золотой Меркурий». В знак признания заслуг советских геологов в создании и расширении минерально-сырьевой базы страны учрежден профессиональный праздник – День геолога (Указ Президиума Верховного Совета СССР от 31 марта 1966 г.).

Контрольные вопросы

1.Каковы основные результаты геологических исследований территории России в XVIII – XIX веках?

2.Назовите имена выдающихся отечественных естествоиспытателей XVIII – XIX веков.

3.Охарактеризуйте состояние геологии России в XX веке.

ГЛАВА 2 СТРОЕНИЕ, СОСТАВ И ВОЗРАСТ ЗЕМЛИ

Непосредственному визуальному наблюдению доступны лишь отложения до глубин 2–3 км в местах глубоко врезанных речных долин горных районов. Шахты и рудники проникают в глубь не более чем на 4–5 км. Сверхглубокие скважины достигают 9–10 км. Самая глубокая скважина (12 262 м) пробурена в нашей стране на Кольском полуострове.

Для познания более глубоких недр Земли используются геофизические методы, из которых главным является сейсмический метод (от греч. «сейсма» – сотрясение). Его применение еще 40 лет назад позволило построить более или менее реальную модель Земли, не утратившую своего принципиального значения и до нашего времени.

Продольные (Р) и поперечные (S) сейсмические волны, возникающие при землетрясениях и искусственных взрывах, распространяясь внутри Земли, испытывают преломление, отражение и затухание, что указывает на расслоенность планеты. По данным сейсмического зондирования, исходя из скоростей прохождения сейсмических волн, выделяют три основные сферы (оболочки) Земли: кору, мантию и ядро.

17

2.1. Земная кора

Земная кора – это верхняя твердая оболочка планеты (слой «А») средней мощностью 33 км. От верхней мантии она отделяется резкой сейсмической границей, открытой югославским сейсмологом А. Мохоровичичем в 1909 г., в честь которого она и названа (сокращенно Мохо или М). Ниже этой границы скачкообразно возрастают плотность вещества и скорости прохождения сейсмических волн.

На основании геофизических данных обосновано представление о существовании двух различных типов земной ко-

ры [7]: континентальной (материковой) и океанической. Кро-

ме них выделяют два переходных типа земной коры: субкон-

тинентальный и субокеанический.

Континентальный тип земной коры. Почти на всей тер-

ритории Евразии, как и других материков, распространена кора континентального типа. Ее мощность изменяется от 30–40 км в равнинных областях до 55–70 км в горных районах (наибольшая мощность коры – 75 км – зафиксирована под Андами, Гималаями и на Памире). Продолжаясь в пределы шельфа, толщина коры сокращается до 20–25 км, а на материковом склоне на глубине около 2,5 км континентальная кора выклинивается. В ее строении участвуют два главных слоя: осадочный, сложенный осадочными горными породами, и консолидированный, состоящий из магматических и метаморфических пород. Последний обычно разделяется еще на два слоя: «гранитный» и «базальтовый».

«Осадочный слой» представлен горизонтально или полого залегающими неметаморфизованными осадочными толщами фанерозойского, а местами и позднепротерозойского возраста, со скоростями прохождения продольных сейсмических волн от 2 до 5 км/с. Его мощность изменяется от 0 до 10 км, местами достигая даже 20–25 км.

«Гранитный слой» сложен комплексом сильно деформированных и метаморфизованных осадочно-вулканогенных пород, а также интрузивными образованиями преимущественно кислого состава. Поэтому название «гранитный» слой является условным и правильнее называть его «гранитно-гнейсовым»

18

или «гранитно-метаморфическим». Скорость распространения продольных волн в этом слое составляет 5,5–6,3 км/с. Он выходит на поверхность на щитах и на значительной части площади складчатых поясов и обычно имеет мощность от 10 до 20 км.

Название «базальтового» слоя основано на сходстве скоростей сейсмических волн (6,6–7,4 км/с) в этом слое со скоростями, характерными для такой широко распространенной породы, как базальт. В связи с тем, что подобные скорости наблюдаются и в метаморфических породах высокой (гранулитовой) степени метаморфизма, этот слой называют также «гра- нулито-базитовым» (базит – основная порода). Его мощность колеблется от 10–15 до 20 км в пределах платформ и до 25–35 км в некоторых горных сооружениях.

«Гранитный» и «базальтовый» слои континентальной коры довольно резко разделяются так называемой поверхностью Конрада (границей К). Однако материалы глубокого сейсмического зондирования (ГСЗ) позволили опровергнуть представления о существовании повсеместно выдержанной границы К. Это подтверждают и данные уникальной сверхглубокой Кольской скважины, которая не вскрыла подошву гранитного слоя на глубине, указанной геофизиками (около 7 км). Исследования ряда отечественных (Н.И. Павленкова, Ю.Н. Годин, И.П. Косминская и др.) и зарубежных (С. Мюллер) ученых доказали, что консолидированная часть континентальной коры, в отличие от описанной двухслойной модели, состоит, по крайней мере, из трех слоев: верхнего, среднего и нижнего, разделенных границами К1 и К2.

Верхний слой (мощностью 8–15 км) отмечается нарастанием скорости сейсмических волн с глубиной (6,1–6,5 км/с), блоковостью строения, наличием сравнительно многочисленных трещин и разломов. Он соответствует гранитно-метаморфиче- скому слою в двухслойной модели коры.

Средний слой до глубин 20–25 км (иногда до 30 км) характеризуется некоторым снижением скорости упругих волн (порядка 6,4 км/с). Считается, что он сложен породами типа базальтов, поэтому его можно отождествлять с «базальтовым» слоем коры.

19

Третий слой, прослеживающийся до подошвы коры, высокоскоростной (6,8–7,7 км/с). Ему присуща тонкая расслоенность и увеличение с глубиной градиента скорости. Он представлен ультраосновными породами. Есть предположение (Н.И. Павленкова), что нижний слой коры является продуктом преобразования вещества верхней мантии, своеобразной зоной выветривания мантии.

Океанический тип земной коры по своему строению принципиально отличается от континентального, как по мощности, так и по составу. В нем отсутствует гранитно-гнейсовый слой. На основании проведенных сейсмических исследований, результатов подводного бурения и драгирования было установлено, что океаническая кора состоит из трех маломощных слоев общей мощностью от 5 до 12 км, в среднем составляя

6–7 км.

Первый (верхний) слой – осадочный, мощностью от первых сотен метров до 1 км, реже больше. Состоит из различных осадочных образований, значительная часть которых находится в рыхлом состоянии и насыщена водой. Накопление осадков началось не раньше средней или поздней юры, а на большей части площади океанов – в мелу или даже в кайнозое. Скорость седиментации была очень низкой – 1–5 мм за тысячу лет.

Второй океанический слой, мощностью от 1 до 3 км, по данным глубоководного бурения, сложен базальтовыми лавами с прослоями кремнистых и карбонатных пород. Возраст его закономерно понижается от внутриокеанических рифтовых хребтов (где он еще не перекрыт осадками) к периферическим зонам океанов от позднекайнозойского до мелового или даже юрского.

Третий слой мощностью 3–5 км бурением до сих пор не вскрыт. По геофизическим данным и результатам драгирования, проводимого с научно-исследовательских судов, предполагается, что он сложен основными (типа габбро) и частично ультраосновными (серпентиниты, пироксениты) породами.

Трехслойное строение океанической коры, состоящей из осадочного, базальтового и габбро-серпентинитового слоев, характерно лишь для ложа океанов. В пределах срединноокеанических хребтов океаническая кора имеет иное строение.

20