Многообразная гамма цветов геологической карты рассказывает о сложной и богатой истории Земли. Обширные пространства европейской части СССР покрыты овалами, полосами оранжевого, зеленого и коричневого цветов. По крупным рекам зеленые и синие полоски образуют острые петли, вытянутые против течения. Такой рисунок свойствен платформе. Геологи называют платформой область с двухъярусным строением: внизу — смятый в складки плотный фундамент, выше — полого лежащий рыхлый осадочный чехол. После образования фундамента движения на платформах были вялыми, малоинтенсивными. Они привели лишь к пологим изгибам его поверхности и осадочного чехла. В пределах платформ выделяют два вида структур — щиты и плиты. Первые вплоть до настоящего времени испытывали поднятия; в их пределах осадочный чехол отсутствует. На щитах длительно (до миллиарда лет) идет размыв кристаллических пород фундамента, благодаря чему на дневную поверхность выходят породы с возрастом 2–4 млрд. лет.
Плитами называются пространства платформ, фундамент которых перекрыт осадочным слоем. Крупные отрицательные структуры (прогибы) в пределах плит именуются синеклизами. По форме синеклиза напоминает пологое блюдце.
Второй класс структур земной коры — геосинклинали. Важнейшая отличительная их черта — много большая контрастность движений по сравнению с платформами. На геологической карте геосинклинальные зоны выходят в виде протяженных узких полос разного цвета. Особенно наглядно видно это на примере Урала, который, как цветной шарф, пересекает с севера на юг нашу страну. Образованию геосинклинального пояса предшествовало заложение системы разломов большей протяженности (тысячи километров) и глубокого заложения. В результате поверхность земного шара оказалась состоящей из «обломков» древних платформ, разделенных геосинклинальными поясами (рис. 2). Наиболее протяженным является Тихоокеанский пояс, обрамляющий с востока, севера и запада впадину Тихого океана. Следующий по величине — Средиземноморский пояс. Он начинается в районе Гибралтарского прогиба и протягивается через Средиземное море, Кавказ, Памир и Гималаи в Зондский архипелаг, где сливается с Тихоокеанским поясом. В пределах нашей страны находится большая часть Урало-Монгольского геосинклинального пояса. В него входят Урал, геосинклинальные структуры Казахстана, Тянь-Шаня, Алтая, Саян и большая часть Монголии. Этот пояс также стыкуется с Тихоокеанским. Кроме того, выделяют Атлантический и Арктический пояса, но они в значительной степени перекрыты океанами и на дневную поверхность выходят лишь их краевые части.
Рис. 2. Схема расположения древних платформ и складчатых поясов земной коры (по М.В. Муратову) Платформы: 1 — Североамериканская; 2 — Восточно-Европейская (Русская); 3 — Сибирская; 4 — Южноамериканская (Бразильская); 5 — Африканская; 6 — Индийская; 7 — Китайская; 8 — Австралийская
Между складчатыми поясами расположены платформы, которые обычно разделяются на две группы: северную и южную.
Северная именуется Лавразиатской. В нее входят три платформы: Североамериканская, занимающая большую часть континента Северной Америки и Гренландии; Восточно-Европейская, которая включает почти всю Европу (ее также называют Русской платформой), Сибирская, протягивающаяся от Енисея на западе до Алдана и Лены на востоке.
Южная группа платформ именуется Гондванской. Геологи установили, что в конце палеозойской и в начале мезозойской эры все платформы южного полушария (Бразильская, Африканская, Индийская и Австралийская) развивались очень сходно — были близкие климатические условия, почти тождественные флора и фауна. Значит, 300–200 млн. лет назад платформы южного полушария составляли единый гигантский материк — Гондвану.
Геологи и геофизики ведут жаркие споры о том, в результате каких причин материки оказались разобщенными океанами. Одни считают, что это произошло вследствие раздвигания в стороны единого праконтинента Гондваны; другие допускают, что части Гондваны были погружены, а затем залиты морем.
Как уже отмечалось выше, геосинклинальные пояса состоят из серии протяженных глубинных разломов. Вдоль таких глубинных разломов возникли геосинклинальные прогибы, в которых накопилось до 10–30 км осадков. Пространства между геосинклинальными прогибами оставались относительно инертными (их именуют срединными массивами).
Зоны глубинных разломов служили местами, где происходил обмен веществом между корой и более глубокими слоями Земли. Из ее недр в результате происходящего в них плавления поступали на поверхность расплавленные лавы. Но в тех же приразломных зонах осуществлялся и обратный процесс — погружение осадков в глубь Земли. Благодаря чередованию эпох сжатия и растяжения давление в зоне разлома сильно колебалось. При падении давления материал коры погружался, а при последующем возрастании уплотнялся.
Геосинклинальные прогибы развивались в течение одного-двух геотектонических этапов длительностью по 180–200 млн. лет, после чего прогибание обычно прекращалось, сменяясь горообразованием и складчатостью. Наступил режим, близкий к платформенному. Через определенный промежуток времени могла заложиться новая система разломов или же частично ожить ранее существовавшая, и геосинклинальный режим возобновлялся.
Возникшие глубинные разломы с равным успехом рассекали как древние платформенные территории, так и пространства, ранее занятые геосинклиналями. Геосинклинальный и платформенный режимы могли чередоваться во времени.
Хотя геологи обычно противопоставляют геосинклинали платформам, становится все очевиднее, что это лишь крайние члены последовательного ряда геологических структур. В пределах платформ обнаружены впадины, например Прикаспийская синеклиза на Восточно-Европейской платформе, где мощность осадков достигает 25 км, как и в геосинклинальных прогибах. С другой стороны, известны геосинклинальные прогибы, например Карпаты, где мощность не более 5–7 км, что часто встречается на платформе.
Но не следует и преуменьшать различие платформ и геосинклиналей. Последним свойственны не только большие мощности осадков и контрастное их изменение, но и сложная складчатость, а также интенсивный магматизм: излияние лав или внедрение крупных магматических тел — батолитов.
Магматические породы земной коры различаются по химизму и структуре. В зависимости от химического состава магматические породы разделяются на четыре группы: кислые, средние, основные, ультраосновные (табл. 2).
Таблица 2
Кислыми именуются породы, в которых содержание SiO2 достигает 70 %. Типичный представитель кислой породы — гранит. В средних по составу магматических породах кремнекислоты меньше 65 %, в основных — не более 50 %. Наконец, на земной поверхности, правда редко, встречаются и ультраосновные породы, в которых процентное содержание SiO2 не превышает 40–45 %. Содержание магния и железа изменяется в обратной последовательности. В ультраосновных их больше всего, а в кислых — всего лишь несколько процентов. Как кислые, так и основные породы могут различаться и по содержанию щелочных элементов (Na, К) и т. п.
Если магматические породы излились на земную поверхность и застыли в виде лав, то они плохо раскристаллизованы, минералы почти не видны. Такие породы называются эффузивными. Магматические породы, застывшие на глубине нескольких километров, именуются интрузивными. В зависимости от химического состава эффузивные породы разделяются на кислые (липариты), средние (андезиты) и основные (базальты). Разумеется, существует огромное число переходных разностей, для которых петрографы предложили специальные наименования.
Сравнительное изучение геологических структур с разной историей позволило установить, что развитие нашей планеты имело определенную периодичность. Длительные циклы преобладавшего погружения, сопровождавшегося накоплением осадков, сменялись более кратковременными периодами поднятий, складкообразования и размыва. Обнаружены циклы разных порядков. Наиболее крупными за последние 500–600 млн. лет геологической истории являются каледонский, герцинский и альпийский геотектонические этапы. Длительность каждого из них приблизительно 180 млн. лет. В последнее десятилетие выделен так называемый байкальский геотектонический этап, который предшествовал каледонскому, однако по длительности он равен или даже больше каледонского, герцинского и альпийского, вместе взятых. По-видимому, байкальский этап отвечает более крупному мегаэтапу высшего порядка. Геотектонические этапы не совпадают с эрами, выделенными на основании изучения истории органической жизни планеты.
После окончания геотектонического этапа, часто завершавшегося горообразованием, одни геосинклинальные зоны вновь вовлекались в прогибание, другие же длительное время оставались как бы законсервированными — становились платформами. Такие зоны получили название по времени последнего этапа прогибания. Геосинклинальные зоны, прекратившие прогибаться и смятые в складки к концу байкальского этапа, стали именоваться байкалидами, к концу каледонского — каледонидами, далее — герцинидами и альпидами.
