В этой статье президент 26-го Международного геологического конгресса Ж. Обуэн рассказывает об истории геологического развития Европы, а также дает свое толкование некоторым спорным моментам.
Два океана — Атлантический и Северный Ледовитый с широкими континентальными шельфами окаймляют Европу с запада и севера. Ее восточные и южные границы намного разнообразней. Урал — на востоке — герцинская цепь, объединившая в перми север Атлантического континента с Азией и тем самым создавшая Евразию. Этот континент сформировался после открытия Тетиса в триасе и юре, а позднее (в меловом периоде и в третичное время) вслед за созданием Атлантического океана окончательно образовались его границы.
Малый Кавказ, Альпийский пояс на юге прослеживаются вдоль южной окраины Евразии и являются северной ветвью Альпийской складчатой области. (Большой Кавказ обычно считается частью Европы, хотя он представляет собой естественный горный барьер.)
Из межгорных впадин на последних стадиях альпийского горообразования сформировались Каспийское, Черное и Эгейское моря, а также Средиземное море. Гибралтарский пролив в том виде, в каком мы видим его в настоящее время, был образован в плиоцене, так же как Эгейское и Мраморное моря; вместе с Дарданеллами и Босфором они образуют единую естественную южную границу.
Герцинская орогения сыграла ключевую роль в формировании Европы как таковой, так как именно это горообразование привело к созданию Евразии. До этого момента геологическая история Европы была «Евроамериканской»: каледонская и герцинские складчатые пояса Западной Европы продолжались в Гренландию и Северную Америку. Позднее, в альпийскую орогению образовалась «Евроафрика», так как устанавливается полное сходство Северо-Африканских горных цепей с Альпийским поясом Средиземноморья.
Тектоника Европы
Четыре тектонических области, каждая из которых образовалась в определенную орогеническую эпоху, разделяют Европу: докембрийская Европа рассматривается в целом, так как складчатые области разного возраста в ее пределах не образуют естественных регионов; другими же областями являются каледонская или Северо-Западная Европа, герцинская или Юго-Западная Европа и Альпийская или Средиземноморская Европа. Центральная Европа располагается на пересечении разных по возрасту складчатых поясов.
Докембрийская Европа
Докембрий в Европе слагает три типа структурных областей: щиты, на которых докембрийские породы не претерпели изменений в течение всего фанерозоя, ядра щитов, испытавшие поднятия в 6олее поздние периоды, и Русская платформа, где чехол осадочных пород фанерозоя залегает горизонтально или смят в пологие складки, перекрывая стабильный докембрийский фундамент.
Щиты образовались раньше других структур: метаморфические толщи в их пределах древнее 1500 млн. лет, и их перекрывают обломочные красноцветные отложения протерозойского возраста.
На территории Европы расположены: Балтийский щит (или Фенноскандия), который занимает большую часть Швеции, Финляндии, Русской пограничной зоны, включая ложе Баренцева моря; Украинский щит, который имеет выход юго-западнее Русской платформы (фундамент которой слагают сходные породы), и щит, образовавшийся в льюисе (подразделение докембрия Шотландии) в северной части Британских островов.
Докембрийские ядра щитов выходят на поверхность и в более молодых каледонском и герцинском поясах, главным образом вдоль оси Центрально-Европейской Кордильеры: Армориканский, Центрально-Французский, Вогезский и Богемский массивы, а также массив Иберийского нагорья. В Альпийском поясе расположены вдоль оси Динарид-Балканской зоны Сербо-Македонский и Родопский массивы.
Если более молодые докембрийские породы обнажаются в осевых зонах палеозойских поясов (как, например, в Пентевриане, на севере Британии и Нормандских островах), то они обычно представлены позднедокембрийскими осадочными морскими образованиями, сформированными в бассейнах, обрамлявших древние ядра щитов. Во многих случаях эти толщи представлены отложениями океанических фаций (кремнистые породы и флиш), а океаническая кора может быть представлена офиолитами. (Так, бриоверий Западной Европы является региональным эквивалентом рифея Азии, и это может служить подтверждением общей палеогеографической обстановки.)
Эти регионы в конце докембрия были захвачены складчатостью, известной под названиями кадомской в Западной Европе, панафриканской в Африке и Южной Америке и байкальской — в Азии, а в более общем понимании выделяемой в ассинтскую эпоху тектонических движений. Кадомская орогения продолжалась и за ней следовало раннекембрийское оледенение, о чем свидетельствуют находки тиллитов, слагающих моренные валы вокруг Скандинавского щита или в других районах, где они были переотложены и захоронены в морских осадочных отложениях, как, например, в Армориканском массиве.
Фундамент Русской платформы перекрыт осадочными отложениями, которые залегают горизонтально с кембрийской эпохи. Деформации в них прослеживаются только при общем анализе структурных планов на многие сотни километров, и в этом случае выделяются как антиклинали (как, например, Белорусская, Воронежская и Средневолжская антеклизы), так и синклинали (Балтийская и Московская синеклизы) или же в форме линейных прогибов (Донецкий и Пачелмский авлакогены).
Вдоль южной границы платформы прослеживаются окраинные впадины, ориентированные в юго-западном и юго-восточном направлениях (Польско-Германская и Прикаспийская). В пермскую эпоху в них накапливались мощные эвапоритовые толщи, служившие в последующем материалом для образования многочисленных соляных куполов.
Каледониды Европы занимают северную Скандинавию (Норвегию, пограничные с ней районы Швеции и Шпицберген) и большую часть Британских островов, за исключением самой южной части. Они слагают каледонский пояс к западу от Балтийского щита, а океаническая кора этого возраста образует норвежские офиолитовые покровы.
Каледонский пояс — это типичная зона сопряжения цепей противоположных тектонических направлений, одна часть запрокинута в направлении Балтийского щита (Шпицберген, Скандинавия, Британские острова), другая — по направлению к Канадскому щиту или Лаврентии (Восточная Гренландия). Естественное продолжение этой структуры наблюдается в Канаде (Ньюфаундленд, провинция Мэритайм, южный Квебек) и в северо-восточной части США (горы Алегхени). Покровы хорошо выражены в Скандинавии и на Британских островах, составляя один из наиболее ранних надвиговых комплексов в мире, которые когда-либо были описаны.
Герцинская Европа
Терцин иды представлены в большинстве древних массивов Центральной и Западной Европы, которые отделены друг от друга мезозойскими и третичными осадочными прогибами, образовавшимися в Альпийскую орогению. Таким образом, в то время как единство европейских каледонид вполне очевидно, структура герцинид остается неясной.
Можно было бы сказать, что герциниды Европы образуют две зоны противоположной ориентации. Центрально-Европейская Кордильера, протягивающаяся от Южной Британии через Францию до Чехословакии, расположена вдоль северного края Атлантического континента, вторая — формирует его фронтальную область и отделена от него краевым прогибом, заполненным молассой, представленной угленосными толщами среднекаменноугольного возраста. В осевой части Кордильеры распространены породы докембрия, которые были метаморфизованы и гранитизированы в герцинскую эпоху. Они прослеживаются от Южной Британии через Центрально-Французский массив, Вогезы, Шварцвальд до Богемии.
Складчатая структура герцинской Европы образовалась в результате проявления следующих фаз: бретонской (от девона до нижнего карбона), судетской (от нижнего до среднего карбона), астурийской (от среднего до верхнего карбона) и заальской (конец карбона). Некоторые ученые прибавляют к ним и пфальскую фазу тектонических движений (от перми до триаса), которая фиксируется только по трансгрессивному залеганию отложений триаса на блоковых структурах перми, однако на Урале она проявилась значительно шире.
Взятые вместе первые три фазы сформировали основные герцинские структуры, чье распространение является общим как в Центрально-Европейской, так и в Гесперийской Кордильере. Самая древняя из всех — бретонская фаза — в основном повлияла на оси цепей, в то время как астурийская орогения (последняя) изменила их окраины. Заальская фаза соответствует поздней деформации межгорных угленосных впадин верхнего каменноугольного периода; эта деформация следовала за крупными перемещениями герцинской орогении.
Пфальская фаза, строго говоря, не является частью герцинской орогении. Структурное окаймление перми с ее горстами, грабенами и оползнями является предвестником образования Альпийской Европы. Возможно, это представляет собой первые движения, ассоциирующиеся с открытием Тетиса. Позднее эта фаза складчатости предопределила ряд существенных тектонических черт Европы. Значение проявлений поздней герцинской орогении в структуре Европы может быть более значительным, чем это предполагается.
Альпийская Европа
Европейский альпийский цикл складчатости распадается на две последовательные фазы: первая — раскрытие Тетиса от триаса до юры, создавшая альпийскую «геосинклиналь». Вторая — раскрытие Атлантики от мела до третичного времени, которое привело к закрытию Тетиса и формированию Альпийского пояса. Европейский континент был подвержен трансгрессиям двух морей — Тетиса и Бореального — до образования Атлантики.
Таким образом, в формировании обеих горных цепей и бассейнов был доатлантический и атлантический периоды. В южной Европе, особенно в Альпийском поясе, переход от одного к другому происходит на границе юры и мела, в то время как в Северной Европе это изменение имеет место в палеогене. Однако конец юры везде является важным тектоническим этапом.
Главный Альпийский пояс. Альпийский пояс Европы образуют две основные складчатые зоны. Главная из них прослеживается вдоль границы столкновения Европы и Африки, в результате которого закрылся океан Тетис. Эта зона образована двумя цепями противоположной вергентности: Альпийское ответвление на окраине Европейского континента с изгибом по направлению к нему простирается от Гибралтара до Малой Азии через Бетскую Кордильеру, Альпы, Карпатскую дугу и Балканы; цепь Динарид начинается у края Африканского континента и протянулась в его сторону, а далее — простирается от Гибралтара до Малой Азии через цепи Северной Африки, Апеннины, Динариды и Эгейскую дугу.
Динариды сильно изогнуты в Итало-Динарийской зоне, которая сходна с отрогами цепи в Африке. Современная история Средиземноморья изолировала эту часть Африки от континента и она осталась на южном склоне Европы.
Офиолитовый шов, не совсем явный в северной части Средиземноморья, становится яснее в Южной Италии (Калабрия) и может быть прослежен через Северные Апеннины, Динариды, Эллениды и Малую Азию. Он лучше всего проявляется в Динаридах и Малой Азии.
В базит-гипербазитовых комплексах есть офиолиты, которые соответствуют океанической коре Тетиса и обычно имеют юрский возраст, и есть перидотиты, представляющие базальные слои коры, континентов, окаймлявших Тетис. Последние включают перидотиты в Бени Бухара, Морокко, и перидотиты Ланцо Северной Италии, которые, как и африканский фундамент, залегавший на них, имеют докембрийский возраст (600 млн. лет).
Природа исчезновения (закрытия) океана Тетис не везде была одинаковой; в большинстве случаев она трактуется как непосредственное столкновение континентов, которое приводило к образованию покровов океанических пород.
В отдельных районах сближение континентальных плит происходило и после закрытия Тетиса, как, например, в Восточных Альпах, где пологое перемещение покровов на Итало-Динарийский комплекс через офиолитовый шов продолжалось до конца мела. Кроме того, в нескольких местах, где, возможно, не было столкновения континентов (восточное Средиземноморье), высокие тектонические напряжения объясняют образование Тирренской и Эгейской дуг; здесь устанавливается активная субдукция остатков Тетиса, чьи окраины еще сохранились. В пределах Эгейской дуги подобная субдукция, если она еще не полностью прекратилась, находится где-то на грани этого.
В Европе, до Карпат, практически повсеместно устанавливается перемещение масс в сторону Африки и даже прослеживаются пограничные покровы (Восточные Альпы представляют прекрасный пример такого явления). От Балкан и Элленид надвиги запрокинуты в сторону Африки, хотя в зоне пограничного шва наблюдается перемещение масс по направлению к Европе. Распространение офиолитов, голубых сланцев и гранодиоритов альпийского возраста прослеживают эту границу, которая в восточном направлении от района Скутари-Пек сохраняет подобное соотношение континентальных блоков от Южной Евразии до самой Индонезии. Альпийские цепи испытали складчатость в следующие фазы: конец юрского периода (новокиммерийская), середина мела (австрийская), конец мела — конец эоцена (пиренейская) и середина миоцена. Все эти стадии входят в продолжающийся процесс деформации и знаменуют в нем критические моменты. Конец юры отмечает начало новой фазы, ассоциирующейся с открытием Атлантики, начало закрытия Тетиса привело к появлению флиша и образованию островной дуги. В самой Восточной Европе и в северной части Малой Азии, на окраинах Евразии процессы сжатия датируются от триаса до лейаса. В то же время в других регионах образовывался океан Тетис.
Внутренние моря (Средиземное и Черное) сформировались в пределах Альпийского пояса и связаны с постальпийскими неотектоническими движениями в зоне разлома, происходившими от плиоцена до четвертичного времени. Плоскости этого разлома наклонены под Альпийский пояс, что становится очевидным у южного края восточного Средиземноморья, погружающегося под Русскую платформу. Средиземноморская зона разломов образовалась во время открытия Красного моря, а также смещения Аравийского полуострова в северном направлении. Она простирается через весь Альпийский пояс, создавая его кажущееся, но нереальное единство. Только западное Средиземноморье действительно представляет собой внутриконтинентальное море.
Породы океанической коры встречаются в Средиземноморье:
- как остатки от мезозойского и третичного океана Тетис (например, Ионическое море и, возможно, часть Ливийского моря, которое примыкает к Эгейской дуге);
- как результат олигоценового рифтогенеза, широко распространенного во всей Западной Европе, достигшего стадии открытия океана в западном Средиземноморье, тогда же образовалась Алжиро-Прованская впадина, чья связь с зоной разломов Центральной Европы очевидна;
- как продукт горизонтального растяжения вдоль разломов в плиоцене и четвертичном периоде: это хорошо доказано на примере Тирренского моря и в недалеком будущем станет очевидным для Эгейского моря и, вероятно, неоокеанические зоны уже появляются в Македонском заливе.
Средиземное море уже реально существует с плиоцена, вслед за эпохой мессинского соленакопления, которое захватило обширные площади. Мессинская лагуна может быть схематически очерчена внутри современного Средиземного моря и среди специалистов продолжаются споры, возникло ли последнее в результате резкого погружения дна моря или же морские воды проникли в глубокую впадину через Гибралтарский водопад только в начале плиоцена.
Осадочные бассейны. В течение событий, связанных с Альпийской историей, далеко за пределами Альпийского пояса во всей Европе происходило образование и заполнение мезозойских и третичных осадочных бассейнов. Они распадаются на две категории: осадочные бассейны, соответствующие трансгрессиям океана Тетис, или холодных морей (и позднее Атлантики) на Европейской платформе; и бассейны, ассоциирующиеся с Центрально-Европейской зоной разлома, распространяющегося на 300 км за пределы альпийских границ, который, нарушая фундамент Европейской платформы, пересекал поднятия, соответствовавшие герцинским массивам, и прогибы, имевшие часто узкие и удлиненные формы.
От триаса до раннего мела трансгрессии двигались от океана Тетис в Центральную и Южную Европу. Доказательством тому служат впадины на западе и севере континента, выполненные осадочными породами в фациях, типичных для лагун, озер и континентальных условий (например, на севере Пиренеев и в Англо-Парижских бассейнах).
Открытие Атлантики в верхнемеловое время повлияло на большую часть Европы, а в эоцене это влияние распространилось до Арктики. Однако существовали некоторые прогибы, сходные с Тетисом, такие, как Кастильский и Эбросский в Испании.
Наиболее крупной впадиной Европы является бассейн континентального шельфа Северного моря, нефтяной потенциал которого определен только недавно. Самые важные грабены в его пределах (такие, как грабены Викинг и Центральный), выполненные мощными осадочными толщами, обязаны своим образованием эпохе открытия Атлантики (или Арктики). Такую же связь можно проследить и для Центрально-Европейского грабена, на развитие которого, как и на некоторые другие структуры (Гаагский грабен) оказали влияние альпийские движения. Таким образом, бассейн Северного моря представляет собой зону воздействия как Атлантики, так и тектонических движений Альпийского пояса.
Итак, образование Европейского континента происходило постепенно через последовательные циклы орогении. Основными этапами этих процессов (для докембрийской эпохи детали палеогеографической картины еще не ясны) являются: сходная история палеозоя Северной Америки и Европы, которая отвечает ее североамериканскому периоду, создавшему Северо-Атлантический континент; герцинское слияние Европы и Азии образовало Евразию; открытие Тетиса привело к новому слиянию Европы и Африки в Альпийской зоне — это Евро-африканская глава геологической истории.
Образование Европейского континента не представляется как последовательное обрастание ядер щитов докембрия вследствие направленного приращения все новых более молодых складчатых поясов. Наоборот, каждая цепь формировалась одновременно с образованием свойственного только этой эпохе океанического пространства, никак не связанного со структурным планом предыдущего периода, который не готовил последующих событий. В этом смысле образование Европейского континента является моделью, подтверждающей теорию тектоники плит.
Ландшафт Европы: эволюция в четвертичном периоде
Ледниковая Европа. Если ландшафты Европы во многом обусловлены своей структурой (свидетельством является контраст между альпийскими пиками и докембрийскими щитами), многие из его наиболее явных черт связаны с недавней историей и процессами оледенения четвертичного периода. Фактически во время процессов оледенения в виде пульсаций Европа была покрыта тремя видами ледников.
1. Массивный ледниковый покров, простиравшийся на юг до Лондона, Амстердама и за Киев и Москву. Центр ледника, находясь в Скандинавии и практически охватывая всю Балтику во время нескольких ледниковых пульсаций на большее или меньшее расстояние, перенес морены до границ, указанных выше. Эта ледяная шапка уменьшилась во время последней фазы отступания (именуемой поздним оледенением) до минимума. Отступание ледника в настоящее время привело к сохранению ледяных покровов только на горных вершинах. Область оледенения делится на два основных региона — центр ледового покрова, занимавший обрамление Балтийского моря (Швецию и Финляндию), и окружающие его со всех сторон районы, в которые проникали наступавшие и отступавшие льды, перемещавшие перед собой фронтальные морены (север СССР, северная часть Польско-Германской низменности и Британские острова).
В результате оледенения возникло два совершенно различных типа ландшафта:
I. В центре ледового покрова районы, сильно сглаженные ледниками, скалистый материал виден через морены, это рельеф с многочисленными озерами;
II. В зонах временных оледенений есть области с четко выраженной гидрографией — предледниковые реки, бегущие вдоль границы ледового покрова, менявшие свои русла на каждой стадии отступания (Эльба, Одер, Вистула), чем объясняется параллелизм погребенных долин; озера разбросаны по всей территории, хотя большинство сконцентрировано вдоль границы последнего оледенения (Веттер, Вернерн, Ладога, Онега).
2. Альпийский ледник ограничивался собственно Альпами. Его границы прослеживаются в Баварии до самого Мюнхена, во Франции — до Лиона и далее, в Италии — почти до Милана. Хотя он имел небольшие размеры и был расположен в области с резко расчлененным рельефом, здесь также наблюдаются контрасты между высокой центральной территорией, занятой ледовым покровом, и районом средней высоты, где ледники то наступали, то отступали в зависимости от климатических колебаний. Похожие контрасты встречаются между высокогорными ледниковыми цирками с многочисленными небольшими озерами, ледниковыми долинами, типичными для Альп на средних высотах, образующих как бы кольцо вокруг Альпийских озер в Швеции, Франции, Италии, Югославии и Австрии.
3. Отдельные ледники были на вершинах высоких гор Средиземноморской Европы. Они оставили после себя только ледниковые цирки и долины, но тем не менее повлияли на морфологию среди земных гор в зависимости от их высоты и географических широт. Даже на Пелопоннесе на высоте свыше 2500 м повсеместно встречаются следы процессов оледенения. Ледники Пиренеев занимают особое положение в этой группе, так как они формируют небольшую ледниковую шапку в районе вершин Кантал и Монт-Доре.
Перигляциальная Европа. Перигляциальные процессы, происходившие на Европейском континенте, распространились за пределы фронтальной морены. Характерными чертами для этого региона являются сглаженный рельеф и присутствие лёсса по всей Центральной Европе и в нескольких районах Средиземноморской Европы (долина Роны и южная Аквитания). Лёсс широко распространен в Европе и не имеет отношения к геологии коренных пород и тектоническим процессам. Ледовые реки прорезали долины и одновременно заполнили русла грубообломочным материалом.
Средиземноморская Европа. Большая часть Средиземноморья не была затронута оледенением и эрозионными процессами, сопровождавшими материковые льды, за исключением районов, прилегающих к высокогорным ледникам, где наблюдаются следы морозного выветривания с дроблением (разрушением) оползней и т. д. Но ледниковые периоды представлены здесь, главным образом, периодами резкого похолодания с растительным покровом, типичным для большей части севера нынешней Европы.