Тектоника и геодинамика: история исследований и эволюция идей в трудах сотрудников Института геологии Коми НЦ УРО РАН

В последние десятитилетия в науках о Земле возникла и получила бурное развитие новая научная дисциплина — геодинамика, которая ставит своей задачей установление и исследование сил, действие которых порождает процессы, изменяющие состав и строение твердых оболочек Земли, не только тектонические, но и сейсмические, магматические и метаморфические. В отличие от геотектоники она использует данные всех трех основных наук о Земле — геологии, геофизики и геохимии — и является, таким образом, синтезирующей дисциплиной.

Сама геотектоника, будучи разделом геологии, состоит из нескольких разделов, первый из которых называется морфологической геотектоникой, чаще называемой структурной геологией или просто тектоникой. Она появилась еще в 20—30-е гг. и окончательно сформировалась в 80—90-е гг. XIX в. Она включает выделение основных типов тектонических дислокаций мелкого и среднего масштаба размером до первых сотен километров: это антиклинали и синклинали, сбросы и флексуры, антиклинории и синклинории и т. п.

Другой раздел геотектоники составляет региональная геотектоника, которая занимается выделением и характеризацией установленных в структурной геологии типов тектонических структур на площади того или иного региона, страны, континента, океана. Третий раздел геотектоники — это историческая геотектоника, которая занимается выделением основных этапов и стадий развития структуры литосферы как в глобальном, так и в региональном масштабе.

В особый подраздел исторической геотектоники выделилась неотектоника, рассматривающая последний этап развития литосферы — олигоцен-четвертичный. Причиной такого обособления явилась специфичность как самого этапа, так и методов его изучения [45].

Среди геодинамических дисциплин основной задачей региональной исторической геодинамики (палеогеодинамики) является объемная реконструкция картины распределения и эволюции вещественных комплексов и сил, существовавших и действовавших в земной коре и верхней мантии региона в прошедшие геологические эпохи. Современная тектоника литосферных плит дает для этого оболочку в виде набора абстрактных моделей палеотектонических обстановок, а формационный анализ, так или иначе следующий принципу актуализма, позволяет использовать формации-индикаторы как в качестве инструмента для установления геодинамических условий их возникновения, так и в качестве материала для наполнения абстрактных моделей конкретным содержанием.

Палеогеодинамика региона представляет собой, по сути дела, его концентрированную геологическую историю и является синтезом многих геологических дисциплин — стратиграфии, литологии, петрологии, формационного анализа, структурной геологии и других дисциплин, включая ряд разделов физики Земли. По образному выражению Джоливера и Натафа [52], «...геодинамикавенчает и вдохновляет весь ансамбль наук о Земле™».

С точки зрения вышесказанного, крупную монографию, посвященную геологическому строению Республики Коми «Производительные силы Коми АССР. Том 1. Геологическое строение и полезные ископаемые», опубликованную в 1953 г. под редакцией и при непосредственном участии профессора А. А. Чернова, безусловно, можно отнести к числу первых работ, посвященных палеогеодинамике крупной структуры земной коры, пусть даже в те годы такого геологического термина не существовало вовсе. Оценивая с тех же позиций крупную работу В. А. Варсанофьевой, помещенную во 2-м томе «Геологии СССР» и посвященную геологическому описанию территории Архангельской, Вологодской областей и Коми АССР [3], мы тоже можем считать ее работой, относящейся к палеогеодина-мическим трудам, ибо она также являет собой «... концентрированную геологическую историю крупного участка земной коры™».

В 1950—60-е гг. проводил свои исследования по тектонике Тимана Виктор Александрович Разницын. Из под его пера за короткое время вышли две отличные капитальные работы: «Тектоника Южного Тимана» [31] и через четыре года — « Тектоника Среднего Тимана» [32]. По теме «Тектоника Южного Тимана» В. А. Разницын в 1965 г. защитил в Свердловске, в Институте геологии и геохимии Уральского филиала АН СССР докторскую диссертацию. Им было проведено детальное изучение геологического строения нефтегазоносных районов Коми АССР, внесены существенные уточнения в литологию, стратиграфию девона, карбона, перми и древних толщ Тимана. Разработана генетическая классификация структурных форм Тимана; структуры, характерные для Тимана, В. А. Разницын предложил называть эпи-кинегеном — гомологом авлакогена, считая эпикинеген, в отличие от авлакогена, выпуклой антиклинальной структурой, хотя оба типа структур имеют однотипную природу — оба типа рождены разломами (бороздой), причем возникновение эпикинегена сопровождалось преимущественным сжатием. В. А. Разницыным дана оценка перспектив нефтегазоносности, предложены наиболее рациональные направления нефтегазопоисковых работ. Составлен ряд тектонических карт территории северо-востока европейской части России, опубликованных в различных изданиях. Предложенные В. А. Разницыным оригинальные представления о тектонике крупных платформенных структур в пределах Тимано-Печор-ской области в связи с проблемами формирования месторождений нефти и газа были обобщены им в ряде научных публикаций, которых за время работы в Институте геологии им было сделано около семидесяти.

В 1960 г. после окончания геологического факультета МГУ пришел на работу в Институт геологии Виктор Николаевич Пучков. В 1970 г. он защитил в Геологическом институте АН СССР кандидатскую диссертацию на тему «Структурные связи Приполярного Урала и Русской платформы». Им впервые показано широкое распространение конодонтов в отложениях Лемвинской зоны и ее аналогов на Урале, что позволило В. Н. Пучкову датировать многие отложения, считавшиеся до него немыми.

Еще во время учебы в МГУ В. Н.

Пучков увлекся идеей дрейфа континентов и зарождающейся тектоники дрейфа континентальных плит. В 1964 г. «Известия АН СССР. Серия геологическая» опубликовали его первую статью этого плана «Происхождение рифтовых морей», а в 1965 г. в журнале «Геотектоника» (№ 6) вышла в свет его статья «О проблеме перемещения континентов». В 1974 г. в серии «Научные доклады» в Сыктывкаре была опубликована брошюра В. Н. Пучкова «Рифтогенные

Вайгач, база на р. Сармиг, 1972 г.

окраины континентов и их реликты в палеозоидах Лавразии», в которой дается краткий анализ основных особенностей рельефа, структур и формаций современных рифтогенных окраин, прослежены реликты континентальных окраин, заложившиеся в течение казахстанской и уральской эпох рифтогенеза, в развитии которых намечается до пяти стадий.

В 1974 г. В. Н. Пучков перешел на работу в Институт геологии и геохимии Уральского научного центра АН СССР, где продолжил начатые ранее исследования. В 1978 г. в ГИНе АН СССР он защитил докторскую диссертацию на тему «Краевые батиальные комплексы Урала и их аналоги». (В опубликованном виде диссертация звучит так: «Батиальные комплексы пассивных окраин геосинкли-нальных областей».) В 1991 г. В. Н. Пучков перешел на работу в Башкирский научный центр РАН, где был избран директором Института геологии БНЦ, а в 2006 г. был избран членом-корреспондентом РАН.

В 1960 г. после окончания Пермского государственного университета поступил на работу в Институт геологии Оловянишников (Гецен) Всеволод Георгиевич. В 1972 г. В. Г. Оловянишников в ГИНе АН СССР защитил кандидатскую диссертацию на тему «Строение фундамента Северного Тимана и полуострова Канин». В дальнейшем, до своей внезапной кончины в 2006 г., он продолжал заниматься вопросами стратиграфии и тектоники позднепротерозойских отложений Тимана. Им предложена аккреционная модель развития северо-востока Европейской платформы в позднем докембрии, где Тиманский кряж интерпретируется как буферная зона, возникшая в зоне контакта Ижемской микроплиты с окраиной Восточно-Европейского кратона, к которой присоединились Колгуевс-кий и Хорейверский террейны. Им установлено, что Тиманский комплекс в неопротерозое распространялся до зоны Печорского глубинного разлома. Складчато-надвиговая структура Канино-Тиманского кряжа образовалась в процессе коллизии указанных террейнов в зоне глубинных разломов северо-западного простирания. Аккреция террейнов закончилась в позднем венде — начале кембрия в процессе тиманской (ка-домской, байкальской) складчатости.

В. Г. Оловянишниковым изучены верхнепротерозойские рифогенные формации северо-востока континента Балтия, на основании чего им сделаны следующие региональные

выводы: позднепротерозойский этап характеризовался распадом супер-континента Родинии на отдельные континенты и образованием вокруг континентов пассивных окраин с их дальнейшей активной деструкцией. Формирование мощных рифогенных формаций в позднем протерозое вдоль окраин Балтии и Сибири он предлагает рассматривать как индикатор распада суперконтинента. В. Г. Оловянишниковым оставлена целая серия монографий и большое количество статей, написанных в соавторстве с норвежскими геологами А. Седлецкой и Д. Робертсом, которые могли стать основой для добротной докторской диссертации, и только внезапная смерть не дала возможности Всеволоду Георгиевичу осуществить эту мечту.

В 1970 г. после окончания геологического факультета Ленинградского государственного университета пришел на работу в Институт геологии Юдин Виктор Владимирович. В 1978 г. он защитил в МГУ кандидатскую диссертацию на тему «Варисций-ские структуры западного склона Северного Урала», а в 1991 г. там же защитил докторскую диссертацию на тему «Орогенез севера Урала и Пай-Хоя».

В. В. Юдин провел детальные исследования геологического строения севера Урала, Приуралья и Пай-Хоя. На основании анализа орогенных структур и формаций выдвинул идею существенной роли надвигов в строении региона, предложил шарья-жную модель его структуры. Применительно к северной части Урала В. В. Юдиным разработана концепция длительной и обширной по площади миграции складчатости на палеоконтинент, послойных срывов и тектонической расслоенности земной коры. Построена палинспасти-ческая геодинамическая модель орогена и дан прогноз нефтегазоносности ряда структур в складчато-надви-говой области.

В 1975 г. после окончания геологического факультета Московского государственного университета поступил на работу в Институт геологии Малышев Николай Александрович. В 1982 г. он защитил в МГУ кандидатскую диссертацию на тему «Влияние разломной тектоники на нефтегазоносность Печорского бассейна». Им проведено изучение разломов земной коры европейского северо-востока России, которые он си стематизировал по их морфологии, возрасту заложения, глубинности и кинематике. Н. А. Малышев установил, что современные Мезенский и Печорский осадочные бассейны объединяет ряд латеральных и вертикальных сопряженных палеобассейнов различного тектонотипа или реликтов этих палеобассейнов. Им проведено детальное изучение строения Печорско-Колвинской палео-рифтовой зоны. Обнаружены черты сходства морфологии структур, рисунка разломной сети и в целом всей архитектуры палеорифта с мезозойскими, третичными и современными рифтами.

В 2002 г. Н. А. Малышев в МГУ защитил докторскую диссертацию на тему «Тектоника, эволюция и нефтегазоносность осадочных бассейнов европейского севера России», в которой на основе современных теоретических и новых геолого-геофизических данных рассмотрены тектоническое строение и эволюция Мезенского и Печорско-Баренцевского осадочных бассейнов. Н. А. Малышевым впервые предложено рассматривать

Пай-Хой, 1979 г.

единый Печорско-Баренцевский мегабассейн как нефтегазоносный бассейн терра-аквального типа, которому отвечает область относительно устойчивого и длительного погружения земной коры, в процессе которого сформировалось устойчивое тело осадочных пород. Выявлена специфика процессов палеозойского рифтогенеза в континентальной части Печорс-ко-Баренцевоморского бассейна (Пе-чоро-Колвинский авлакоген). Пас- сивный рифтинг в раннем-среднем ордовике и в конце силура-раннем девоне сменился в среднедевонское — раннефранское время активным. Начиная со среднефранского времени происходит термальное пострифтовое погружение с образованием некомпенсированных осадками палеовпадин (авлакогенов). Широкие процессы рифтогенеза в раннем палеозое в среднекаменноугольное и пермское время сменяются инверсионными процессами с образованием линейных валообразных навешенных структур. Выявлены механизмы их образования и особенности размещения в осадочном чехле.

В 1977 г. после окончания географического факультета МГУ поступил на работу в ИГ Рыжов Игорь Николаевич, который стал заниматься изучением неотектонической активности глубинных структур в связи с исследованиями платформенного чехла европейского севера СССР. В 1985 г. он защитил в МГУ кандидатскую диссертацию на тему «Сравнительная неотектоника Печорской и Мезенской синеклиз».

В 1975 г. был приглашен на работу в Институт геологии доктор геолого-минералогических наук Дедеев Владимир Алексеевич. В 1971 г. в МГУ он защитит докторскую диссертацию на тему «Сравнительный анализ тектоники молодых и древних платформ», в которой была предложена генетическая классификация тектонических движений и структурных элементов земной коры, разработана методика геологической ин- терпретации региональных и геофизических материалов применительно к изучению глубинного строения земной коры. В институте под руководством и при личном участии В. А. Дедеева проводилось изучение тектонических условий формирования и размещения месторождений горючих ископаемых на европейском севере СССР и даны их экономическая и прогнозная оценки.

Отделом геологии горючих иско-паеых под руководством В. А. Дедеева выполнен и опубликован ряд фундаментальных работ, среди которых «Структура платформенного чехла европейского Севера СССР» и «Тектонические критерии прогноза нефтегазоносности Печорской плиты» [35, 37]. В них рассмотрены вопросы тектоники платформенного чехла обширной территории, включающей восточный склон Балтийского щита, север Русской плиты, Печорскую плиту и западный склон севера Урала. Все выделенные структуры подробно описаны, выделены основные этапы формирования структуры платформенного чехла и определены основные критерии нефтегазоносности Печорской плиты.

В. А. Дедеев участвовал в разработке международных проектов «Осадочные бассейны Мира» и «Нефтегазоносные бассейны Мира». При его непосредственном участии и под его руководством выполнены такие работы, как «Минерально-сырьевые ресурсы Европейского Северо-Востока» и «Прогноз сланценосности Европейского Севера», выполнена серия минерально-сырьевых работ по Печорскому угольному бассейну, по нефтегазоносности Тимано-Печорс-кой провинции, по тектонике Печорской плиты.

При его участии выполнена серия общетеоретических работ по тектонике, таких, как «Происхождение структур земной коры» и «Генетические типы тектонических движений» [8, 9], «Дрейф литосферы» [10], «Се-диментационые бассейны УралоМонгольского подвижного пояса» [7] и ряд других.

В 1961 г. после трех лет работы в геолого-разведочных партиях ЮжноУральского и Оренбургского управлений поступил на работу в Институт геологии Н. И. Тимонин. В 1971 г. он после окончания аспирантуры за- щитил в ГИНе АН СССР кандидатскую диссертацию на тему «Тектоника гряды Чернышева». Докторская диссертация им была защищена в 1997 г. За это время им проведено изучение тектоники Тимана, Приполярного и Полярного Урала, Приуралья, Пай-Хоя, острова Вайгач, Южного острова Новой Земли. Докторская диссертация была посвящена теме «Печорская плита: история геологического развития в фанерозое».

В 2004 г. Н. И. Тимониным в соавторстве с В. В. Юдиным и А. А. Бе

h. И. Тимонин, 1972 г.

ляевым была опубликована монография «Палеогеодинамика Пай-Хоя», в которой на основе современной ак-туалистической геодинамики рассмотрена фанерозойская история геологического развития уникального геологического объекта, каким является Пай-Хой. В строении которого компактно представлены почти все известные на земле формационные и структурные комплексы, приведены литодинамические ассоциации осадочных и магматических формаций, сформированных при эволюции пассивной окраины, охватывавшей полный цикл Вильсона: девонского автономного авлакогена, магматические формации «горячей точки», возбужденной вследствие действия Исландского плюма, и уникальные образования крупных астроблем. Описаны сложные складчато-надвиговые структуры, сформированные при суб-дукции и коллизии: шарьяжи, разнопорядковые послойные и секущие надвиги, разнотипные принадвиго-вые складки, чешуи, дизпликаты от самых просто построенных до интенсивных. Обоснован возраст и генезис дислокаций, проведена их сруктурная и геодинамическая реконструкция.

Основной структурой района выделено Пайхойское поднятие, ограниченное на севере Среднепайхой-ским, а на юге — Южно-Пайхойским надвигами. В составе поднятия выделяются две структуры второго порядка: Пайхойский карбонатный параавтохтон и Карский сланцевый аллохтон, сложенный сланцевыми батиальными формациями, сходными с лемвинскими отложениями на севере Урала [38, 40, 49].

В фанерозойский этап территория Пай-Хоя являлась краевой, периокеанической частью Печорской плиты и проходила историю развития согласно с пассивной окраиной Палеоуральского океана [30, 38, 49]. В геодинамическом отношении в раннем и среднем палеозое территория Пай-Хоя разделялась на палеошельф и континентальный склон Палеоуральского океана. В палеошельфовой части в течение палеозоя формировались осадки преимущественно карбонатного состава, мощность которых превышала 6.5 км. На границе палеошельфа и континентального склона в раннем-среднем палеозое существовал тектонический барьер, зафиксированный рифовыми массивами S-D 1 , D 2 , С 1 8-возраста [40]. К востоку от него в глубоководных батиальных условиях формировались осадки сланцевой зоны, отличающиеся резко сокращенными мощностями в средне-позднепалеозойских частях разреза.

На доорогенном этапе, с ордовика до карбона-перми на территории Урала и Пай-Хоя существовала единая окраина Евроамериканского континента, где формировались зоны седиментации: шельфа, континентального склона, а восточнее и севернее — континентального подножья и абиссали. В средне-позднедевонское время в батиальной зоне сформировался автономный рифт, явившийся ареной интенсивного базальтового магматизма, продукты которого размещались в виде силлов в межслойных пространствах средне-позднеордовикского батиального комплекса (хенгурская, тальбейтывисская, со-

пчинская свиты) — Центрально-Пай-хойского базальтового комплекса, по Н. П. Юшкину [38,40,51].

При коллизии края континента с Тагильской островной дугой Уральского палеоокеана в D 3 -P время сформировались Уральская складча-то-надвиговая область и Предураль-ский краевой прогиб. Значительно позже — в позднепермско-юрское время сформировалось Пайхойское поднятие, как фрагмент Пайхойско-Новоземельской складчато-надвиго-вой области. Его формирование произошло в результате коллизии северо-восточной части континента с предполагаемой Байдарацкой энси-матической островной дугой (?), ориентированной перпендикулярно Тагильской островной дуге.

Геодинамические процессы по-зднепалеозойско-раннемезозойского времени привели к коллизии сближающихся Восточно-Европейского и Сибирского континентов, в процессе которого на Пай-Хое формировалась северная часть Предуральского краевого прогиба (Карская и Корота-ихинская впадины), куда сгружались продукты разрушения Прауральско-го горного сооружения. При этом, как показано в некоторых публикациях [22 и др.], заполнение указанных впадин происходило не поперек, а вдоль оси прогиба.

В триасе продолжалось поддвигание пассивной окраины континента под Байдарацкую островную дугу и интенсивное формирование складчато-надвиговых структур коллизионного орогена, границы которого, судя по датировке разрывных нарушений, включали Карскую впадину, Пайхойское поднятие и часть При-пайхойской зоны Коротаихинской впадины, юго-западнее продолжали формироваться недислоцированные орогенные формации триаса [43, 49].

На поздний триас-раннюю юру попадает кульминационная фаза коллизионных процессов на Пай-Хое, где в это время происходило интенсивное формирование складчатонадвиговых структур коллизионного орогена, и в условиях однонаправленного сжатия формировались крупноамплитудные покровы, надвинутые на юго-запад с левосдвиговой составляющей. Именно в этот период силлы диабазов, внедрившиеся в межслоевые промежутки ранне-среднеордовикского батиального комплекса, оказались сильно дислоцированными, сорванными с корней и по пологим надвигам перемещенными на большие расстояния (до 100 км и более) к юго-западу. По данным аэромагнитных исследований, над полем развития силлов диабазов установлено весьма дифференцированное магнитное поле, обусловленное чередованием полосовидных аномалий различной интенсивности и знака [12]. Детальными исследованиями установлено, что эти диабазовые тела не имеют корней [2]. На Пайхойском поднятии в результате указанных движений образовалась серия кулисообразно расположенных крупных (5—10 х 40—80 км) линейных принад-виговых антиклиналей, опрокинутых к юго-западу. Сложно построенное юго-западное крыло Пайхойского поднятия представляет собой серию послойных срывов, приуроченных к пластичным слоям ордовика, силура, девона и карбона, разделенных послойными и секущими надвигами. В целом эту зону можно интерпретировать как приразрывную, связанную с высокоамплитудным Главным Пай-хойским надвигом.

В юрское и меловое время на Пай-Хое продолжалась коллизия с формированием чешуйчато-надвиговых дислокаций. Эффект распространения коллизионного стресса распространялся далеко к юго-западу, захватив целиком Коротаихинскую впадину, о чем свидетельствуют недислоцированные нижнемеловые отложения, вскрытые скважинами под аллохтоном Вашуткино-Талотинско-го надвига. К меловому времени Палеоуральский ороген был эродирован и тектонически пассивен. Находки недислоцированных нижнемеловых отложений в Карской впадине указывают на завершение складчатости здесь в доаптское время. Таким образом, полное завершение коллизии на Пай-Хое произошло в конце мелового времени, а на Урале — триасового, что дало возможность В. В. Юдину выделить «пайхоиды» в качестве нового возрастного типа дислокаций [41, 49]. И наконец, на рубеже позднего мела и палеогена (65—67 млн лет назад) в Карскую впадину упал огромный метеорит размером около 10 км в поперечнике и массой более 1.5-1015 т [14], образовав кратер диаметром более 50 км. Этим событием и завершается этап структурообразо-вания на Пай-Хое.

В 1982 г. пришел на работу в Институт геологии выпускник Ленинградского государственного универ ситета Ремизов Дмитрий Николаевич, защитивший в 1992 г. в Иститу-те геологии и геохимии УрО РАН кандидатскую диссертацию на тему «Петрология плагиогранитов Щучь-инской эвгеосинклинальной зоны (Полярный Урал)», а в 2002 г. там же докторскую диссертацию на тему «Островодужная система Полярного Урала», в которой рассмотрены вопросы петрологии интрузивных горных пород восточной структурно-формационной зоны Полярного Урала, показано, что глубинные породные комплексы этой территории формировались в энсиматической островодужной системе, состоящей из двух палеодуг — Щучьинской и Вой-карской. Предложена модель глубинного строения и эволюции островодужного литосферного клина с момента заложения субдукции до коллизии с пассивной окраиной Восточно-Европейского палеоконтинента.

В 1994 г. защитил кандидатскую диссертацию на тему «Эволюция магматизма Байдарацкой зоны Полярного Урала» выпускник ЛГУ Гитев Валерий Александрович, работавший с 1982 г. в Институте геологии Коми филиала АН СССР и занимавшийся изучением вулканогенно-осадочных образований Байдарацкой зоны, где им были выделены магматические комплексы, образованные в течение четырех этапов эволюции земной коры: рифтогенного, спредингового, субдукционного и орогенного.

С 1988 г. в Институте геологии начал работать выпускник Свердловского горного института Пыстин Александр Михайлович, перешедший в институт из ПГО «Полярноуралгео-логия». Он в 1977 г. в Институте геологии и геохимии УрО АН СССР защитит кандидатскую диссертацию на тему «Петрография и метаморфизм пород Александровского гнейсовоамфиболитового комплекса (Южный Урал)». В институте он до 2006 г. занимал должность заместителя директора института по научной работе, одновременно заведуя отделом региональной геологии. Область его научных интересов — геология докембрия и проблемы метаморфизма.

В 1991 г. в МГУ А. М. Пыстин защитил докторскую диссертацию на тему «Полиметаморфические комплексы западного склона Урала». В последние годы под руководством А. М. Пыстина разрабатывались следующие программы фундаментальных исследований РАН:« Глубинное строение и геодинамика докембрийского разреза литосферы северо-восточной окраины Европейского кратона» (2003—2005 гг.) и «Геодинами-ческая эволюция и геолого-геофизические межгеосферные взаимосвязи литосферы северо-восточной окраины Европейского кратона» (2006— 2008 гг.).

Завершая краткий обзор о проведенных в течение 50 лет исследованиях в Институте геологии по тектонике и геодинамике подвижных областей, надо отметить, что подвижные пояса (Тиман и Урал) являются одним из основных элементов глобальной структуры нашей планеты, и проблемы их формирования продолжают привлекать внимание тектонистов. Из приведенного списка работ видно, что геодинамика формирования подвижных поясов Земли остается в центре внимания, как одна из наиболее актуальных общегеологических проблем.