АРХЕЙ, НИЖНИЙ И СРЕДНИЙ ПРОТЕРОЗОЙ

Изученность кристаллических образований южной части Балтий­ского щита значительно отличается от изученности их в пределах Рус­ской плиты, где они скрыты под мощным покровом осадочных толщ.

Кристаллические породы дорифейского возраста, выходящие на дневную поверхность на севере Карельского перешейка, представляют собой небольшую часть крупной региональной структуры (Восточно­Финляндская синклинорная зона), на юге уходящей под акваторию Ла­дожского озера и на северо-западе на территорию Финляндии. Изуче­нием ее на площади северного Приладожья занимались финские и советские геологи: Н. Н. Вилкман (Wilkman, 1896), И. И. Седерхольм (Sedergolm, 1897, 1916, 1932), В. Фростерус (Frosterus, 1902), О. Трю- стедт (Trustedt, 1907), X. Бергхелл (Berghell, 1912), П. Эскола (Eskola, 1921, 1949), С. Е. Вегман (Wegmann, 1929), В. Хакман (Hackman, 1931, 1934), X. Вяюрюнен (Vayrynen, 1933, 1954), Н. Г. Судовиков

(1954), К. О. Кратц (1954, 1963), Л. Н. Потрубович, О. Н. Анищен- кова и др. (1956 г.), Г. М. Саранчина (1949, 1964, 1967), Т. В. Перека­лина (1948, 1953), Л. Я. Харитонов (1958, 1959, 1963) и некоторые дру­гие исследователи. В пределах данного региона был выделен сложный метаморфический комплекс сланцев и гнейсов так называемой ладож­ской формации (Sedergolm, 1897), или серии, позднее подразделенной на ряд свит; установлены и с различной степенью детальности изучены интрузивные образования разного возраста и состава. Возник ряд проб­лем, имеющих значение не только для Северного Приладожья, но и для всей Фенноскандии. Такова проблема возраста ладожской серии, одними исследователями относящейся к архею, другими — к нижнему или среднему протерозою, вопрос о характере соотношения ее с ятулий- скими образованиями южной части Балтийского щита и т. д.

Из трудов, непосредственно относящихся к северной части Карель­ского перешейка, следует отметить работы В.

В дальнейшем геоморфологическая и геологическая съемки Ка­рельского перешейка проводились Д. Ф. Агапьевым (1948 г.), деталь­ное изучение узкой прибрежной зоны Ладожского озера — Г. М. Саран- чиной (1964, 1967) и В. В. Лыгиной (1964). В работах Г. М. Саранчиной дается краткое описание комплекса гнейсов ладожской серии и деталь­ная характеристика интрузивных комплексов различного возраста и состава. В 1961 —1965 гг. на территории Карельского перешейка прой­ден ряд скважин (Л. Ф. Соколова, 1965 г.), значительно уточнивших

контакт Выборгского массива гранитов рапакиви с осадочными обра­зованиями вендского комплекса.

Изучение кристаллических образований северо-западной части Русской плиты фактически началось после Великой Отечественной войны. До этого времени сведения о составе пород фундамента бази­ровались на материалах единичных скважин, вскрывших самые верхи его. Так, уже с 1945 г. в северной части Ленинградской области были начаты геофизические исследования (аэромагнитная и гравиметриче­ская съемки), опорное и структурное бурение, в процессе которого по­степенно накапливался материал о строении поверхности кристалличе­ских пород и их составе. Аэромагнитная съемка, проведенная в Южной Карелии и в северной части Ленинградской области (В. В. Сусленников, 1945—1947 гг.), выявила ряд аномалий, частично проверенных буро­выми работами, — аномалии Подпорожская, Олонецкая, Шимозерская (Виленский, 1950 г.).

Позднее аэромагнитной съемкой была охвачена вся описываемая территория (А. И. Федорович и др., 1959 г.; Г. А. Поротова, В. В. Сус­ленников, 1960 г.; В. Н. Зандер и др., 1961 г.; Б.

В 60-х годах на площади Ленинградской, Псковской и Новгород­ской областей была проведена региональная гравиметрическая съемка различного масштаба (А. И. Пахтель, 1960—1967 гг.; 3. И. Меерсон, 1961—1962 гг.; Е. А. Головина и др., 1963—1966 г.; А. В. Кулинич, 1967 г.).

Начиная с 1945 г. Ленинградским нефтяным институтом (ВНИГРИ) и трестом «Нефтегазразведка» под руководством М. И. Пей­сика проводилось опорное и структурное бурение, имевшее целью по­иски нефтегазоносных структур в осадочном чехле. Часть скважин до­стигла кристаллического фундамента и вскрыла его на глубину от: метров до первых десятков метров (скважины Порховская, Старорус­ская, Невельская, Пестовская, группа Локновских скважин и др.). При изучении керна скважин было установлено наличие в пределах описы­ваемого района биотитовых и глиноземистых гнейсов, микроклиновых гранитов и основных пород в поверхностной зоне мощностью 2—10 м, сильно измененных вторичными наложенными процессами с образова­нием древней коры выветривания.

С 1947 г. и до настоящего времени СЗГУ проводится системати­ческая полистная геологическая съемка среднего масштаба. Сопровож­дающее ее структурно'-картировочное бурение в основном сосредоточе­но в пределах Ленинградской области на южном побережье Финского залива, Карельском перешейке, Онежско-Ладожском водоразделе. Часть пройденных в этот период скважин достигла кристаллического фундамента и вскрыла его на глубину до десятков метров, изредка на 200—300 м (Федорова, Шведчикова, 1952 г.; Калинникова, Юринова, 1955 г.; Петрова, 1959—1960 гг.; Селиванова, 1959—1960, 1963, 1966 гг.; Саммет, 1961 г.; Соколова, 1965 г.; Гарбар, 1965, 1968 гг.; Герштейн, Громыко и др., 1967 г. и др.). В результате геологических и геофизи­ческих исследований была выявлена региональная складчатая структу­ра северо-западной части Русской плиты и для ряда локальных уча­стков установлен состав слагающих ее кристаллических пород.

Параллельно с накоплением геологического и геофизического ма­териала шло их обобщение. Так, Э. Э. Фотиади (1950, 1959) была со­ставлена схематическая геологическая карта описываемого региона, в основном базирующаяся на материалах аэромагнитной съемки.

В 1957 г. Е. А. Петрова и В. А. Перевозчикова составили полистную мелкомасштабную геологическую карту, охватившую южную окраину Балтийского щита. В этой работе комплекс гнейсов, развитых в север­ной части Карельского перешейка, сопоставлялся В. А. Перевозчиковой с верхней свитой Кольской серии. Из интрузивных образований здесь выделялись только небольшие тела разновозрастных гранитов.

В конце пятидесятых годов весь фактический материал по составу кристаллического основания был объединен Л. А. Варданянцем в гео­логической карте фундамента Русской плиты. В 1962 г. Л. А. Варда- нянц и С. Н. Тихомиров для того же региона составили геологическую карту масштаба 1:2500 000 и объяснительную записку, изданные в 1966 г. В этой работе сделана первая попытка расчленения дорифей- ских пород на разновозрастные структурные комплексы, корреляции их с соответствующими комплексами Балтийского щита, Поволжья, Украины и интерпретации зоны интенсивных магнитных аномалий, про­тягивающейся из Западной Белоруссии и Эстонии в район Великих Лук.

В 1967 г. Западным геофизическим трестом закончено обобщение геофизических материалов по юго-восточному и южному склонам Бал­тийского щита (В. Н. Зандер, Л. В. Цветкова, П. В. Соколов и др.). Эта работа сопровождается набором геофизических карт и схематиче­ской геологической картой дорифейского фундамента.

В 1967 г. вышла из печати монография В. Н. Зандера, Ю. И. То- машунас и др. «Геологическое строение фундамента Русской плиты». В этой работе авторы на схеме тектонического районирования и мелко­масштабной геологической карте выделяют геосинклинальные и оро- генные комплексы нижнє- и среднепротерозойского возраста, крупней­шие надпорядковые структуры (синеклизы, антеклизы, авлакогены), структуры I и II порядков, глубинные разломы, контролирующие раз­мещение основных и ультраосновных пород и более мелкие тектони­ческие нарушения.

В 1968 г. В. А. Перевозчиковой закончено составление мелкомас­штабной тектонической карты восточной части Балтийского щита, на которой комплекс гнейсов и сланцев Карельского перешейка расчленя­ется на три толщи архейского — нижнепротерозойского (АРЕ), нижне- таротерозойского (Pti) и нижнепротерозойского, собственно ладожского возраста (PtUd).

В 1969 г. П. В. Соколов и А. А. Плисов закончили тему по изуче­нию зоны сопряжения Балтийского щита и Русской плиты. В этой ра­боте констатируется широкое развитие коры выветривания и устанав­ливается зависимость мощности ее от палеорельефа фундамента. На мелкомасштабной геологической карте, составленной П. В. Соколовым, дается достаточно детальное расчленение кристаллических пород по составу, в основном базирующееся на геофизических данных, местами контролирующихся данными буровых работ. Эта карта, несколько Гене­рализованная и значительно уменьшенная, использована в качестве иллюстративного материала в настоящем разделе.

В результате проведенных геологических и геофизических исследо­ваний для северной части Русской плиты установлена региональная складчатая структура, намечены относительно стабильные участки и окаймляющие их подвижные зоны, сложенные осадочно-эффузивными образованиями, с той или иной степенью достоверности расчлененными по возрасту, произведена попытка корреляции их с соответствующими комплексами Балтийского щита, Поволжья и Украины.

Геофизическими исследованиями намечена система глубинных раз­ломов, обусловивших блоковое строение данного региона и размеще­ние в пределах его интрузивных образований различного возраста и состава. Для ряда участков, преимущественно тяготеющих к южной окраине Балтийского щита, по данным буровых работ произведено рас­членение дорифейских кристаллических пород по вещественному со­ставу с выделением литологических и петрографических разновидностей.

В пределах описываемой территории кристаллические породы вы­ходят на дневную поверхность только вдоль южной окраины Балтий­ского щита.

Роль различных методов изучения кристаллического фундамента весьма неравноценна. Так, геофизическими исследованиями с различной детальностью охвачена вся территория, бурение же в. основном сосре­доточено в северной (Карельский перешеек, Онежско-Ладожский водо­раздел) и северо-западной частях ее (до р. Волхова на востоке). В ре­зультате комплексных геолого-геофизических исследований для этих площадей достаточно четко устанавливается региональная складчатая структура и состав слагающих их кристаллических пород. Представле­ние о строении остальной территории в основном базируется на харак­тере магнитного и гравитационного полей. Интерпретация последних дается по аналогии с эталонами, полученными для кристаллических образований восточной части Балтийского щита с использованием раз­резов редких скважин, вскрывших кристаллический фундамент на раз­личной глубине (Л. А. Варданьянц, С. Н. Тихомиров, В. Н. Зандер, П. В. Соколов и др.). Необходимо отметить, что региональные геофизи­ческие и геологические данные далеко не всегда увязываются достаточ­но определенно. Вследствие этого состав пород, слагающих значитель­ную часть описываемой территории, устанавливается приблизительно, в основном по их физическим свойствам (плотность, намагниченность).

Кристаллические образования дорифейского возраста, слагающие северо-западную часть фундамента Русской плиты, являются непосред­ственным продолжением осадочно-эффузивных толщ региональных складчатых структур и интрузивных комплексов, развитых в южной части Балтийского щита.

В пределах рассматриваемой территории выделяются относительно стабильные участки (массивы Новгородский, Олонецкий и др.), пре­имущественно сложенные кристаллическими образованиями архея, и окаймляющие их подвижные зоны свекофенид — Южно-Финляндская, Ленинградско-Таллинская и карелид — Ладожско-Невельская, Белорус­ско-Эстонская, представленные терригенными и терригенно-эффузивны- ми образованиями нижнего и среднего протерозоя. Следует подчерк­нуть, что названия «Ленинградско-Таллинская», «Ладожско-Невель­ская» зоны, предложенные П. В. Соколовым (1967, 1969 гг.), в общем отвечают Свекофенской системе В. Н. Зандера (1967), а Белорусско­Эстонская зона П. В. Соколова — Белорусско-Балтийской системе В. Н. Зандера.

Как известно, вопрос о возрасте и характере соотношений между свекофенидами и карелидами является остродискуссионным. До широ­кого внедрения в геологию радиологических методов большинство ис­следователей рассматривало свекофениды как более древние образова­ния верхнеархейского или нижнепротерозойского возраста (Седергольм, 1932; Вяюрюнен, 1933, 1954; Полканов, 1936; Эскола, 1960 и др.). Од­нако в последнее время появилось представление об одновозрастности обоих комплексов, в основном базирующееся на данных абсолютной геохронологии, датирующих как свекофенские, так и карельские обра- 4 Зак. 17

Рис. 4. Схема геологического строения дорифейского кристаллического фундамента..

По материалам СЗГУ, Западного геофизического треста и ВСЕГЕИ (1969 г.) Интрузивные образования. Протерозойская группа. Верхняя подгруппа: 1 — граниты рапакизи; средняя, нижняя подгруппа (нерасчлененные): 2 — граниты плагиомикроклиновые с подчиненными плагиоклазовыми и микроклиновыми разновидностями, 3 — основные породы — габбро-габброноркты; верхнеархейская — нижнепротерозо й- ская подгруппа (положение дискуссионно): 4 — граниты микроклиновые позднекинемати­ческие, 5 —■ плагиограниты и гранодиориты синкинематические, 6 — аподиориты—ортоамфиболиты. Осадочно-эффузивные образования. Протерозойская группа. Нижня я-с редняя^- подгруппы (положение дискуссионно). Ладожско-Невельская зона: 7 — ладожская серия, гнейсы мелкозернистые биотитовые и биотито-амфиболовые с пропластками сланцев, амфиболитов скарнированных карбонатных пород, намагниченность 600—1300 • 10—^s СГС; 8 — породы неустанов­ленного состава типа основных сланцев (амфиболовых, биотито-амфиболовых и др.), частично, возможно, базнты, намагниченность 1600—2500 • 10—⁶ СГС; Белорусско-Эстонская зона; 9 — сланцы

зования близкими цифрами 1700—1850 млн. лет (Полканов, Герлинг,. 1961; Кратц, 1961; Marmo, 1959; Simonen, 1960; Magnusson, 1961 и др.)..

В пользу этого представления свидетельствуют материалы ряда финских геологов, согласно которым на территории Финляндии отсут­ствует более или менее четкая граница между свекофенидами и геосин­клинальными карелидами, если к ним относить ладожские, калевийские и савосланцы данного региона. Интрузивные образования, прорываю­щие оба эти комплекса, практически также не различимы.

Таким образом, мнение об одновозрастности свекофенид и геосин­клинальных карелид, различными исследователями относимых либо к верхнему архею, либо к нижнему протерозою, имеет достаточное осно­вание. Несмотря на это, в настоящем очерке, в основном базирующем­ся на материалах Л. А. Варданянца, С. Н. Тихомирова (1966) и П. В. Соколова (1967, 1969 гг.), принята точка зрения названных ис­следователей, относящих свекофенские образования к верхнему архею или нерасчлененному архею — нижнему протерозою (APtf), а карель­ские— к нижнему и среднему протерозою (Pt]-₂).

Общие соображения, допускающие возможность подобной интер­претации, кратко изложены ниже.

Судя по данным геофизических исследований, свекофенские и ка­рельские образования несколько отличаются по характеру вызываемых ими магнитных и гравитационных полей. Как в пределах описываемой территории, так и в южной части Балтийского щита, оба комплекса имеют несколько различную ориентировку региональных складчатых структур. Так, свекофениды в областях широкого самостоятельного* развития (южное побережье Финского залива, Южная Финляндия) ориентированы преимущественно в субширотном направлении. Для ка­релид же северо-запада Русской плиты и южной части Балтийского-* щита характерна субмеридиональная и северо-западная ориентировка складчатых структур, которой подчинены и ассоциирующие с карель­скими локальные площади распространения свекофенских образований.

В северо-западной части Русской плиты оба эти комплекса не­сколько различаются по характеру соотношений с Новгородским мас­сивом, сложенным гранито-гнейсами и гнейсо-гранитами архея. Как видно из рис. 4, гнейсы свекофенид, слагающие субширотную Ленин­градско-Таллинскую зону, встречаются и на площади названного мас­сива, очевидно образуя реликты перекрывающих пород, в той или иной степени переработанных наложенными процессами гранитизации и миг- матизации. В то же время складчатые сооружения карелид (Ладожско­Невельская зона) дают четкие структуры приспособления к контурам Новгородского массива, облекая его с востока, юга и юго-востока.

Согласно изложенным выше материалам среди кристаллических пород описываемого района с той или иной степенью достоверности вы­деляются следующие геологические комплексы.

Архей—-гранит о-гнейсы и гнейсо-граниты, представ­ляющие собой фундамент, на котором отлагались более молодые оса-

и гнейсы среднего и кислого состава (биотитовые и др.), вскрытые единичными скважинами, частично магнетитсодержащие мигматиты, намагниченность 700—1300 • 10~-⁶ СГС; 10 — породы не­установленного состава предположительно магнетитсодержащие сланцы, возможно частично ба- зиты и гипербазиты, намагниченность 2400—400 • 10—⁶ СГС; 11 — породы неустановленного состава (Р^„₂), возможно, частично базита — гипербазита, намагниченность 2400—4000-10-6 СГС. Архей- с к а я—н и ж н е п р о т е р о з о й с к а я группа (положение дискуссионно): 12 — гнейсы био­титовые, 13 —’биотито-гранатовые с кордиеритом и силлиманитом, 14—гнейсы пироксен- и амфи­болсодержащие, 15 — породы неустановленного состава типа гимольской серии, намагниченность 450—1300 • 10—⁶ СГС Фундамент. Архейская группа: 16 — гранито-гнейсы, гнейсо-гра- ниты и мигматиты по ним. 17 — разломы; главные структурные элементы: I — Новгородский, II. Олонецкий массивы, III'—Южно-Финляндская (Главная свекофенская), IV — Ленинградско­Таллинская, V — Ладожско-Невельская, VI — Белорусско-Эстонская структурные зоны

дочные и эффузивно-осадочные образования различного возраста. В до- рифейском эрозионном срезе они образуют разрозненные массивы, в краевых зонах, а местами и полностью переработанные более поздней складчатостью.

Архей — нижний протерозой—сложно дислоцированная толща гнейсов различного состава с резко подчиненными маломощными телами амфиболитов, кварцитов, известняков, по-видимому, образован­ная в процессе глубокого регионального метаморфизма терригенных, частично вулканогенно-терригенных образований миогеосинклинального типа. По простиранию на запад она постепенно переходит в гнейсовый комплекс главной свекофенской зоны Южной Финляндии и Централь­ной Швеции. '

Нижний и средний протерозой — ладожская серия, пред­ставленная мелкозернистым биотитовым и амфиболо-биотитовыми гней­сами с маломощными пропластками сланцев, амфиболитов и скарниро- ванных карбонатных пород. Так как данная толща вскрыта глубоким бурением только в пределах Онежско-Ладожского водораздела, вы­деление ее в северо-западной части Русской плиты произведено по типу магнитного и гравитационного полей, в общем несколько отличаю­щихся от соответствующих полей, полученных для гнейсовых комплек­сов свекофенид, а также по характеру соотношений их со структурами фундамента: .