Геология и Геофизика Юга России

2221-3198

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный научный центр "Владикавказский научный центр Российской академии наук"

1037

10.46698/o8642-8939-9443-c

Общая и региональная геология

О каледонидах Кавказа

Омельченко

В.Л.

vlomelchenko.geo@gmail.comРябов

Г.В.

georg.riabov@yandex.ruЧеркашин

В.И.

dangeo@mail.ruКаламыйцев

В.В.

dangeo@mail.ru

ОАО «Севкавгеология», Россия, 357000, г. Ессентуки, ул. Попова, 49Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Россия, 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132; Институт геологии ДФИЦ РАН, Россия, 367030, г. Махачкала, ул. М. Ярагского, 75Институт геологии ДФИЦ РАН, Россия, 367030, г. Махачкала, ул. М. Ярагского, 75Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) им. М.И. Платова, Россия, 346428, г. Новочеркасск, ул. Просвещения, 132

30092024

3615

2024

Геология и геофизика Юга России

Актуальность работы. Исследователей Большого Кавказа всегда интересовала проблема взаимоотношений в регионе герцинских и более древних образований. Считается, что доказательства того, что герцинскому тектоно-магматическому циклу здесь предшествовал каледонский цикл, отсутствуют. Время формирования поздних каледонид частично совпадает со временем образования части ранних герцинид. Считается, что вследствие размытости этой границы все палеозойские фазы тектогенеза Большого Кавказа целесообразно объединять в виде каледоно-герцинской складчатости. Цель работы. Рассмотреть проблемы взаимоотношений комплексов пород, относящихся к классическим каледонидам Западной Европы, и синхронных им стратифицированных девонских образований Северного Кавказа. Показать возможные следы позднекаледонских событий на Северном Кавказе в девонское время. Методы работы. Для решения поставленной задачи были использованы опубликованные литературные источники по классическим каледонидам Западной и Центральной Европы, и на основе имеющегося материала произведен сравнительный анализ их с нижне-верхнедевонскими отложениями зоны Передового хребта Северного Кавказа. Результаты работы. Во время накопления каледонских (девонских) красноцветных моласс Западной Европы на Северном Кавказе периодически отлагались сходные обломочные породы – существенно кварцевые песчаники, нередко красноцветные, которые следует относить к позднекаледонским породам, в отличие от традиционного определения их как раннегерцинские образования. Судя по их литологии, песчаники относятся к краевой части эпиплатформенного бассейна. По сравнению с Волго-Уральским бассейном, где терригенно-карбонатное осадконакопление шло в эйфеле-нижнем фране, формирование аналогичных толщ зоны Передового хребта происходило позже: в Картджюртской подзоне – с живетского века, а южнее, в Бескесско-Кольтюбинской и Кенделляр-Суарыкской подзонах – с нижнего фамена, притом, что стабилизация режима и переход его в субплатформенный, начиналась ещё раньше, даже в живете, с излияний субщелочных базальтов.

calenonidshercynidsdevonianNorth Caucasusancient red sandstones

каледонидыгерцинидыдевонСеверный Кавказдревние красные песчаники

Введение Проблема взаимоотношений герцинских и более древних образований Большо- го Кавказа всегда интересовала геологов, занимавшихся изучением его древнего ядра. Доказательства того, что герцинскому тектономагматическому циклу здесь 8 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_038.png" /> предшествовал каледонский цикл, отсутствуют. Формирование герцинид происхо- дило в пределах сложно построенной, геодинамически неоднородной области оке- ана Тетис – в период с силура-нижнего девона по нижний инд включительно. Классические складчатые каледониды образовались в другой сходной области, на месте древних океанов Япетус и Реикум (ru.wikipedia.org). Они известны по обе стороны Атлантики – в Скандинавии, Ньюфаундленде, Северных Аппалачах, и других местах. Складкообразование в каледонидах, по крайней мере в некото- рых частях этих горных цепей, завершилось в конце силура, когда соединились древние континенты Балтика и Авалония (отколовшаяся от Гондваны), постепенно сомкнувшиеся с Лаврентией. В результате образовался материк, известный под на- званием Лавруссия. Все раннекаледонские образования, включая эокембрийские, обычно прини- маются как нижнепалеозойские. Позднекаледонские постскладчатые образования включают верхнесилурийские (пржидолские) и девонские породы. Как видно, вре- мя формирования поздних каледонид частично совпадает со временем образова- ния части ранних герцинид. Считается, что вследствие размытости этой границы все палеозойские фазы тектогенеза Большого Кавказа целесообразно объединять в виде каледоно-герцинской складчатости [Белов, Омельченко, 1976; Баранов, Гре- ков, 1980; Белов, 1981; Омельченко и др., 2017; Гиоргобиани, 2020]. Образования, синхронные ранним и поздним каледонидам, отлагались также и в платформенных условиях. Методы исследования Целью этой работы является попытка показать возможные следы позднекале- донских событий в девоне Северокавказского региона. Для решения поставленной задачи были использованы опубликованные литера- турные источники по классическим каледонидам Западной и Центральной Европы, и на основе имеющегося материала произведен сравнительный анализ их с нижне- верхнедевонскими отложениями зоны Передового хребта Северного Кавказа. Для этого придется вкратце рассмотреть каледониды других территорий. Ранние каледониды Западной и Центральной Европы Нижний (складчатый) палеозой. Как известно из геологической литературы, в Европе каледониды развиты в Скандинавии, Шотландии, в Брабантском массиве, по-видимому, в Рейнских сланцевых горах, Судетах, Словацком рудогорье и вос- точнее. В пределах российской части Средиземноморско-Альпийской складчатой области, в частности, Большого Кавказа, присутствие складчатых каледонид про- блематично. M.G. Rutten [Rutten, 1969; Corfu et al., 2014; Schiffer et al., 2016] пишет, что в кембро-силуре констатируется «значительное различие между эпиконтинен- тальной серией, развитой вне пределов каледонид, и геосинклинальной серией, принадлежащей к складчатому поясу». Считается, что в Скандинавии древнейшая история каледонид представлена позднедокембрийскими (эокембрийскими «геосинклинальными») осадками, фау- нистически неохарактеризованными (т. н. спарагмитовой серией). Три более моло- Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 9 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_039.png" /> дые системы, также отражающие доскладчатый период осадконакопления каледо- нид, объединялись под названием кембро-силура, который образован метаморфи- зованными обломочными породами с большим количеством вулканитов (тронхейм- ские вулканические фации) и тонкими прослоями известняков. В зоне, охватывающей Арденны, Брабантский массив, Рейнские сланцевые горы, Саксонию и частично территорию Польши, развиты породы с признаками позднесилурийских-раннедевонских тектонических движений, которые обычно связывают с каледонской орогенией. Главная фаза (арденнская по Г. Штилле) от- мечена на рубеже силура и девона [Штилле, 1968]. В процессе главной фазы складчатости пояс был интенсивно деформирован с образованием многочисленных крупных покровов. В европейской части надвига- ние шло в основном на юго-восток, на Скандинавском полуострове внешние по- кровы перекрывают значительную часть Фенноскандского щита, остававшуюся стабильной. Покровный комплекс верхних аллохтонов района Северной Норвегии содержит деформированный метабазитовый (амфиболитовый) комплекс ордовикских офио- литов [Cook et al., 1993]. Нижний палеозой Восточно-Европейской платформы (ВЕП). Нижний палеозой ВЕП представлен синкаледонскими эпиконтинентальными осадками, слагающими весь известный интервал кембро-силура до пржидола [Фокин, 1998]. Выделяется несколько областей (бассейнов), где сохранились эти отложения: Палеобалтийский с прилегающим к нему Приднестровским и Прикаспийский. Позднекаледонские квазиплатформенные каледониды Западная Европа. К концу силура орогенный этап вошёл в завершающую ста- дию и залегающие выше девонские осадки Западной Европы представляют собою типичную посторогенную фацию – молассовые «Древние красные песчаники» (ДКП – «old red»). Снос материала происходил с так называемого континента древ- него (девонского) красного песчаника. Характерны отложения межгорных и пред- горных бассейнов. Они нередко залегают на нижнепалеозойских платформенных толщах форланда. Внедрение позднеорогенных гранитов, частично совпадающее с молассообразованием, завершилось в большинстве районов к среднему девону. В раннем карбоне континент ДКП подвергся трансгрессии (бретонская фаза герцин- ского орогенеза). Как отмечают H. H. Read, Janet Watson [Read, Watson, 1975] «на южной окраине Балтийского щита девонские отложения в фациях ДКП перемежаются с морскими породами, отлагавшимися в пределах Герцинского пояса». Девон Волго-Уральской области. В девонское время территория Заволжья и За- падного Приуралья относилась к так называемой раннегерцинской «миогеосинкли- нальной области» и западному форланду, представленному Русской плитой [Read, Watson, 1975]. Отложения этого возраста образуют комплекс, отличный от «эвгео- синклинального» (восточная часть, иногда, на всю ширину Урала). Интересующие нас девонские песчаники описаны в работе Н.А. Михайловой [Михайлова, 1964]. Эти породы входят в состав толщи, относящейся к началу эйфе- ля-живету-нижнему франу. Они образовались в результате размыва выступов фун- 10 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_040.png" /> дамента Русской платформы. Обломочный материал из пород терригенной толщи девона однообразен. Главным его породообразующим минералом для всей терри- генной толщи девона является кварц. Песчаниковые пласты и служат здесь основ- ными нефтесодержащими породами. Породы фундамента – это различные гнейсы, гранито-гнейсы и граниты. Каледоно-герцинские образования Северного Кавказа Сведения о нижнепалеозойской (додевонской) истории Северного Кавказа скуд- ны и отрывочны. По представлениям А. А. Белова [Белов, 1981] каледонские дви- жения хотя и имели место на Кавказе, однако, «они не привели к смене геосинкли- нальных условий орогенными». Однако, мы полагаем, что девонский каледонский орогенез, проявившийся даже в Восточной Европе, мог оставить следы и на Кав- казе. Отложения нижне-верхнедевонского возраста развиты в поверхностных выхо- дах в двух тектоно-формационных зонах – Карачаево-Черкесской на севере и зоне Передового хребта на юге. О зоне Главного хребта следует говорить особо. Карачаево-Черкесская зона (КЧЗ). В Хасаутской впадине КЧЗ породы древне- го осадочного чехла развиты на ограниченной площади и представлены платфор- менными, а также субплатформенными отложениями. Самыми древними являют- ся олигомиктовые песчаники терригенной урлешской свиты [Потапенко, 1982], иногда красноцветные (ордовик-нижний силур?), которые с размывом залегают на докембрийских (?) образованиях. Более молодые подразделения (нижний де- вон-эйфель) представлены известняково-терригенными отложениями (с кремня- ми), с прослоями кварцевых песчаников [Омельченко и др., 2023; Чегодаев и др., 2000]. Зона Передового хребта (ЗПХ). ЗПХ резко отличается от смежных зон. Здесь развиты преимущественно среднепалеозойские породы, образующие аккрецион- ную призму, сложенную серией раннегерцинских покровных комплексов, запеча- танных верхнепалеозойскими-нижнеиндскими молассами. Нижний-средний девон Передового хребта представлен вулканогенными и вулкано-терригенными порода- ми в океанической и островодужной фациях. Верхнедевонские терригенно-карбо- натные породы развиты в двух покровных комплексах – Кизилкольском (верхняя часть карачаевской серии) и выделенном недавно Лабино-Зараусском. Наибольшим распространением они пользуются во втором из них, где преобладают в разрезе не- скольких стратиграфических подразделений. Латеральная зональность Передового хребта. В соответствии с принятой кор- реляционной стратиграфической схемой девонских отложений Северного Кавказа Л.Д. Чегодаева и др. [Чегодаев и др., 2000] с учётом латеральной литологической неоднородности в пределах ЗПХ выделено несколько продольных подзон (палео- подзон): Картджюртская, Бескесско-Кольтюбинская, Кенделляр-Суарыкская, Аби- шерская (Джентинская). Наиболее полные разрезы верхнедевонских карбонатно- терригенных пород наблюдаются во второй и третьей из них. Рассматриваемый здесь интервал приходится на часть фаменского яруса. В Бескесско-Кольтюбинской подзоне выделены три свиты (снизу-вверх): джена- итская (известняково-песчаниковая), ужумская (существенно известняковая), вол- Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 11 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_041.png" /> чинская (алевролито-известковистая). В Кенделляр-Суарыкской подзоне, выделены три свиты (снизу-вверх): гаралыкайская (известняково-алевролито-песчаниковая), чиммуллярская (существенно известняковая), колсуйская (песчаниково-алевроли- то-известковистая). Литология дженаитской – гаралыкайской свит. Эти свиты (нижний-сред- ний фамен) представляют для нас наибольший интерес. В их составе характер- ным маркирующим литологическим элементом служат анхимонокварцевые пес- чаники. Дженаитская свита выделяется по резкой смене подстилающих зеленокамен- ных метаконгломератов (семиродниковская свита) терригенными и известковисты- ми осадками. Мощность её пород составляет от 50‒70 м до 250 м. Преобладающи- ми в её разрезе являются олигомиктовые, существенно-кварцевые, или анхимонок- варцевые, песчаники. В них присутствуют прослои известняков, известковистых песчаников или песчанистых известняков. Характерной особенностью некоторой части терригенных пород является их красноцветная окраска, делающая их похо- жими на отложения верхней герцинской молассы. Микроструктура анхимонокварцевых песчаников псаммитовая, цемент либо базальный соприкосновения, либо его просто нет. Обломки размером до 2 мм, хо- рошей или средней окатанности, представлены преимущественно кварцем, иногда – кварцем с вростками плагиоклаза, редко – плагиоклазом. Изучение положения га- лек в конгломератах свиты, проведенное И.И. Грековым, В.А. Снежко и С.П. Момо- том, показывает их южный наклон, что свидетельствует о сносе их с севера. Гаралыкайская свита располагается в пределах соседней Кенделляр-Суарык- ской подзоны. Здесь в основании свиты чётко выделяется 50-метровый слой свет- лых (до белого цвета) или даже красноцветных кварцевых песчаников, переслаи- вающихся с серыми песчаниками и алевролитами. Остальная часть разреза (70 м) слагается, главным образом, серыми с зеленоватым оттенком песчаниками («на- ждачными»). В более западных участках подзоны встречаются прослои алевроли- тов, кварцевых конгломератов, известняков. Севернее пос. Архыз в нижней части свиты откартирована 10‒15-метровая пач- ка красноцветных монокварцевых песчаников, аналогичных дженаитским, с много- численными метаморфогенными кварцевыми жилками. Мощность свиты здесь до- стигает 300 м. Под микроскопом нами изучались существенно кварцевые песчаники гаралы- кайской свиты, в том числе и «наждачные». В отличие от дженаитских размер обло- мочков в них меньше – 0,2-0,4 мм, резко преобладают кварцевые фрагменты, редко встречались обломки плагиоклаза. Условия формирования терригенных пород девона ЗПХ. Из предшествующего описания видно, что глубины области осадконакопления увеличивались в южном направлении при удалении от области сноса обломочного материала. В результате многократного перемыва и переотложения обломков сиалических пород, коренные выходы которых расположены на значительном удалении, формировались прослои существенно кварцевых и кварцитовидных песчаников. Возможно, область пита- ния, представляла собою выступ пород фундамента платформы, как это имеет ме- сто в девоне (эйфель-фран) Волго-Уральской области (Волжско-Сарматский палео- 12 Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_042.png" /> щит). В нашем случае она характеризовалась резко континентальными условиями с глубокой эрозией вследствие интенсивного выветривания и находилась намного севернее области осадконакопления. Как указывают Reineck H.E. and Singh L.B [Reineck, Singh, 1973], при переносе ветром обломочный материал 1-2 мм транспортируется волочением и сальтацией и этот тип перемещения частиц характеризуется большей степенью сепарации осад- ков и окатанности их частиц. Этим и объясняется присутствие анхимонокварце- вых песчаников в разрезе свит. Чередование красноцветных и светлых разностей свидетельствует о смене мелководных лагунных условий более глубоководными, присутствие известняков, по-видимому, связано с затоплением области сноса или изменением направления господствующих ветров. Зона Главного хребта. Имеются сведения о палеозойском возрасте пород неко- торых комплексов Главного хребта. Так, работы М.Л. Сомина [Сомин, 2007а; Сомин 2007б; Somin, 2011] по уран-свинцовому датированию циркона кристаллических пород привели его к выводу о том, что протопороды гондарайского и макерского комплексов следует относить к кембрию-ордовику-лландовери, т.е. к каледонской части единого каледоно-герцинского цикла. Результаты исследования и их обсуждение Как было показано выше, девонские образования в области развития класси- ческих каледонид относятся к квазиплатформенным отложениям, среди которых выделяются древние красные песчаники (ДКП). Наиболее богатая информация о стратиграфии девона Кавказа касается ЗПХ, где развиты осадки, по возрасту сопо- ставимые с поздними каледонидами, и которые, судя по их литологии, относятся к краевой части эпиплатформенного бассейна. По сравнению с Волго-Уральским бассейном, где терригенно-карбонатное осадконакопление шло в эйфеле-нижнем фране, формирование аналогичных толщ зоны Передового хребта происходило позже: в Картджюртской подзоне – с живетского века, а южнее, в Бескесско-Коль- тюбинской и Кенделляр-Суарыкской подзонах – с нижнего фамена, притом, что стабилизация режима и переход его в субплатформенный, начиналась ещё раньше, даже в живете, с излияний субщелочных базальтов. Но, в ЗПХ девонские и турнейские породы традиционно определяются как ран- негерцинские (среднепалеозойские). В разрезе верхнего девона чётко выделяются существенно кварцевые песчаники, нередко красноцветные, чем они внешне близ- ки к «древним красным песчаникам», отличаясь от них почти полным отсутствием кластогенного мусковита. Выступ пород, поставлявший обломочный материал, на- ходился на достаточном удалении от бассейна, чем и объясняется высокая зрелость псаммитов. В монографии М. Жинью [Жинью, 1952] на схематической карте показана южная граница распространения прослоев ДКП в морском девоне Средней и частично – Восточной Европы (рис. 1). Она имеет примерное простирание 290–1100, вытяги- ваясь от Арденн, через Гарц-Чехию-Свентокшиские горы-Галицию-Подолию, при незамкнутом контуре на востоке. Это может указывать на вероятность продолже- ния на восток морского бассейна, имевшего связь с бассейном, где отлагались кале- донские красноцветы. Geology and Geophysics of Russian South 14 (3) 2024 Геология и геофизика Юга России 13 <img width="567" height="4" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_043.png" /> <img width="526" height="535" alt="image" src="Геол_журн__№3_2024__/Image_044.jpg" /> Рис. 1. Схематическая карта континента древнего красного песчаника и окаймляющей его зоны (М. Жинью, 1952) / Fig. 1. Schematic map of the ancient red sandstone continent and the zone bordering it (M. Gignoux, 1952) Выводы Во время накопления каледонских (девонских) красноцветных моласс Западной Европы на Северном Кавказе периодически отлагались сходные обломочные поро- ды – существенно кварцевые, нередко красноцветные, песчаники, которые следует относить к позднекаледонским породам, в отличие от традиционного определения их как раннегерцинские образования. Их источником мог служить Волжско-Сарматский палеощит в своей южной ча- сти, хотя не исключён другой вариант.

Баранов Г.И., Греков И.И. Доверхнепалеозойская структура Северного Кавказа. // В сб. «Тектоника Средиземноморского пояса». М.: Наука, 1980. – С. 162–171.

Белов А.А. Тектоническое развитие Альпийской складчатой области в палеозое. Вып. 347. М.: Наука, 1981. – 212 с.

Белов А.А., Омельченко В.Л. Офиолиты в структуре Марухского покрова и некоторые вопросы стратиграфии и магматизма палеозоя Передового хребта Северного Кавказа. // Геотектоника. – 1976. – No 2. – С. 44–56.

Гиоргобиани Т.В. Этапы, механизмы и геодинамика формирования складчатой системы Большого Кавказа. // Геология и геофизика Юга России. – 2020. – Т. 10. No 1. – С. 35–42.

Жинью М. Стратиграфическая геология. М.: Изд-во иностранной литературы, 1952. – 638 с.

Михайлова Н.А. Характеристика кварца терригенной толщи девона и возможных источников его сноса. М.: Наука, 1964. – 71 с.

Омельченко В.Л., Рябов Г.В., Исаев В.С. Тектоника и история развития зоны Передового хребта. // Геология и геофизика Юга России. – 2017. – No 1. – С. 40–56.

Омельченко В.Л., Рябов Г.В., Черкашин В.И. О месте пород тоханской серии в структуре зоны Передового хребта Северного Кавказа. // Геология и геофизика Юга России. – 2023. – Т. 13. No 2. – С. 6–16.

Потапенко Ю.Я. Стратиграфия и структура додевонских комплексов Северного Кавказа. Тбилиси: Мецниереба, 1982. – 169 с.

10.

Сомин М.Л. Главные черты строения доальпийского основания Большого Кавказа. // Комплексы горных пород и геодинамика главных этапов развития Большого Кавказа. Гл. І. М.: ГЕОС, – 2007а. С. 10–52.

11.

Сомин М.Л. Структурная позиция и геодинамические условия формирования метаморфических комплексов Большого Кавказа и Кубы: автореф. дис. д-ра геол.-минерал. наук: 25.00.01 / Сомин Марк Львович. – М.: МГУ, 2007б. – 56 с.

12.

Фокин П.А. Раннегерцинский этап развития Восточно-Европейской платформы: палеогеография и палеотектоника: автореф. дисс. канд. геол.-минерал. наук: 04.00.04 / Фокин Павел Анатольевич. – М.: МГУ, 1998. – 34 с.

13.

Чегодаев Л.Д., Греков И.И. Омельченко В.Л. Региональная стратиграфическая схема девонских отложений Северного Кавказа. Ессентуки: Кавказгеолсьемка, 2000. – 87 с.

14.

Штилле Г.В. Ассинтская тектоника в геологическом облике Земли. Т. 11. / Под редакцией А.А. Богданов, В.Е. Хаин. – М.: Мир, 1968. – 255 с.

15.

Cook N.J., Halls C., Boile A.P. Deformation and metamorphism of massive sulphides at Sulitjelma, Norway. // Mineralogical Magazine. – 1993. – Vol. 57. – pp. 67–91.

16.

Corfu F., Andersen T.B., Gasser D. Scandinavian Caledonides: main features, conceptual achievements and critical issues. New views on the Caledonides of Scandinavia and related areas. // Geological Society. – 2014. – Special Publications. – Vol. 390. – pp. 9–43.

17.

Read H.H., Watson J. Earth history P. 2. Later stages of Earth History. London, 1975. –408. p.

18.

Reineck H.E., Singh L.B. Depositional Sedimentary Environments — with Reference to Terrigenous Clastics. Berlin: Springer-Verlag, 1973. – 439 p.

19.

Rutten M.G. The geology of Western Europe. Amsterdam London New York: Elsevier publishing company, 1969. – 548 p.

20.

Somin М.L. Pre-Jurassic basement of the Greater Caucasus: brief overview. // Turkish Journal Earth Science. – 2011. – pp. 545–610.

21.

Schiffer Ch., Balling N., Ebbing J., Holm Jacobsen B., Nielsen S.B. Geophysical and petrological modeling of the East Greenland Caledonides – isostatic support of the Earth’s crust and upper mantle. // Tectonophysics. – 2016. – Vol. 692. – pp. 44–57.