Геологическая история

Геологическая история. Общий план строения поверхности. Расположение геологи¬ческих структур Северной Америки ха-рактеризуется отчетливой концентричностью. Внутренние части материка имеют платформенное строение, краевые — почти повсеместно обра¬зованы геосинклинальными структурами.

В отличие от Евразии — материка, спаянного из нескольких платформ,— в Северной Америке лишь одно платформенное ядро. Это — Североамериканская платформа, занимающая примерно половину материка, значительную часть Гренландии и юго-восток Канадского Арктического архипелага. Она состоит из архейско-протерозойского кристаллического основания и более молодого осадочного чехла. На обширной территории в северной части плат¬формы основание ее выходит на поверхность, создавая Канадский щит — один из крупнейших щитов северного по-лушария. Образую¬щие его архейские граниты и гнейсы, протерозойские известняки и сланцы претерпели сильную метаморфизацию.

Плотные, трудно поддающиеся денудации породы слагают обширные волнистые возвышенности. Чехол плиты Североамериканской платформы образуют преиму¬щественно девонские, ордовические, каменноугольные или мезозой¬ские осадочные породы. Палеозойские породы преобладают в районах к югу от Канадского щита и в предгорьях Аппалачей, мезо¬зойские распространены главным образом в западной половине плиты, в районах, прилегающих к Кордильерам, и частично в самом горном поясе.

Структуры плиты имеют слоистое строение и вклю¬чают горизонтальные или слабонаклоненные пласты осадочных по¬род. Они образуют в основном равнины и низменности. Только на за¬паде платформы породы как осадочного чехла, так и фундамента смяты в крутые складки и образуют высокие горные цепи южной части Скалистых гор. Североамериканскую платформу с трех сторон (юга, востока и севера) обрамляют складчатые структуры палеозойского возраста— каледонские и герцинские.

На юге материка они погребены под более молодыми осадочными породами, в остальных местах выходят на поверхность, образуя горные поднятия. Тектонические процессы теперь здесь уже малоактивны, поэтому палеозойские складчатые струк-туры близки структурам Североамериканской платформы. Все же эта территория подвижнее цен¬тральных частей материка и поэтому местами имеет значительную высоту.

Так, Аппалачские горы поднимаются до 2100 м, Восточно-гренландские — до 2900 м, а горные цепи на острове Элсмир — до 3300 м. Западную часть материка образуют складчатые структуры Кор¬дильер. На склонах горных хребтов и плато Кордильер обнажаются породы самого разнообразного возраста и состава. Процессы склад¬чатости, вулканизма, горообразования неоднократно проявлялись здесь то на отдельных участках, то во всем горном поясе. В сложной мозаике складчатых структур можно проследить ряд продольных тектонических поясов, различающихся по возрасту и типу складчатости и отчасти по рельефу.

Восточный край Кордильер состоит из структур относительно молодого возраста — ларамид. Они образованы большей частью осадочными породами, смятыми в складки в конце мезозоя — нача¬ле кайнозоя. Большую часть этого пояса занимают Скалистые горы Канады, хребты Большого Бассейна, Восточная и Западная Сьерры-Мадре. Горы достигают здесь почти 4000 м высоты. К западу от ларамийского пояса находится пояс более древних складчатых структур — невадий-ских. Здесь преобладают породы, смятые в складки в юрском и меловом периодах.

Продолжительная денудация вскрыла ядра складок, обнажив на поверхности глубин¬ные породы магматического происхождения, главным образом гра¬ниты и гранодиориты. Здесь рас¬положены самые высокие горы Северной Америки г. Мак-Кинли (6197 м) в Аляскинском хребте, г. Логан (6050 м) в горах Св. Ильи и др. Между хребтами ларамийского и невадийского поясов обширное пространство занимают плато и плоскогорья.

Крайний запад материка образуют структуры молодого альпий¬ского возраста. Система узких, но сильно вытянутых прогибов — синклинориев — тянется от Аляски до Мексики, отделяя невадийские хребты от менее высоких, хотя и более молодых хребтов антиклинория, создающего западный край континента. Эти два пояса (антиклинорий и синклинорий) в структурном отношении хорошо выражены лишь в пределах США, но почти все западное побережье материка имеет высокую сейсмичность, что позволяет думать об активном развитии этих структур. Краткий обзор истории развития геологических структур.

Кон¬центричность геологического строения Северной Америки прояв¬ляется в расположении не только структур разного типа, но и раз¬ного возраста. Любопытно, что она выражена даже в строении са¬мого древнего геологического элемента-Североамериканской плат¬формы. Самая древняя часть платформы, да и вообще всего материка — район между Великими озерами и Гудзоновым заливом, включающий провинцию Верхнего озера — наи¬более крупную геологическую провинцию Канадского щита. Возраст слагающих ее грани¬тов и гнейсов около 2400— 2700 млн. лет. Эти по¬роды не везде выходят на по-верхность, они перекры¬ты кварцитами, доломита¬ми и кремнистыми сланцами и прорывающими их интрузивными породами, возраст которых около 1400 млн. лет. Таким об¬разом, «древнее ядро» континента представляет собой лишь фундамент ар¬хейской «платформы» Ка¬надского щи-та. Древнее ядро опоясано архейскими, но более мо¬лодыми структурами, воз¬раст которых 1650 — 1850 млн. лет. Ближе к краям щита они сменяются еще более молодыми протеро¬зойскими поро-дами. Воз¬раст пород убывает во все стороны от провинции Верхнего озера.

В этой последовательности нарастания материковых структур образования более молодых структурных областей — нижнепалеозойских, верхнепалеозойских и мезокайнозойских — не пред¬ставляют собой каких-то изолированных, случайных событий, а являются строго определенными этапами единого исторического процесса формирования материка.

Среди протерозойских метамор¬фических пород Канадского щита широко распространены породы морского осадочного происхождения, свидетельствующие о том, что режим трансгрессий был характерен и для докембрийского вре¬мени. Палеозойские осадочные породы, в отличие от протерозойских, метаморфизованы слабо.

Это говорит о том, что фундамент платфор¬мы к концу докембрия стабилизировался, процессы складчатости и вулканизма утихли и начался новый этап в истории континента.

С этого времени энергичные дислокации пород и горообразования происходят уже или за пределами Североамериканской платформы, или в краевых частях. В палеозое мелководные, быстро изменяющие конфигурацию моря покрывали большую часть Се-вероамериканской платформы, оставляя на ее фундаменте очень разнообразные, часто прерываю¬щиеся напластования известняков, доломитов, песчаников. Обилие органогенных осадков и эвапоритов обусловило богатство этих струк¬тур ценным минеральным сырьем: углем, нефтью, горючим газом, каменной и калиевой солями и др. Суммарная мощность пластов палеозойских осадочных пород на платформе составляет 1000— 2000 м. Гораздо интенсивнее шло осадконакопление в геосинклинальных бассейнах, располагавшихся в то время у краев платформы.

Пале¬озойские геосинклинальные структуры в настоящее время сохра¬нились в юго-восточной, восточной и северной частях материка. Предполагают, что они были распространены и на западе.

Однако тектонические движения, происходившие в Кордильерах весьма ин¬тенсивно с начала мезозоя, оставили слишком мало следов столь да¬лекого прошлого. В аппалачской и гренландской частях геосинклинального бас¬сейна породы были дислоцированы в позднеордовическое и позднедевонское время, в процессе таконской и акадской складчатости, ко¬торые обычно рассматривают как разные фазы каледонской складча¬тости. Нижнепалеозойские складчатые структуры хорошо сохранились в Аппалачах, в Восточной и Се-верной Гренландии.

Они представ¬ляют собой крутые складки осадочных пород очень большой мощно¬сти (в несколько тысяч метров), пронизанные обширными интрузи¬ями. Продолжительная денудация сильно разрушила эти структуры, обнажив на поверхности ядра складок. В то время палеозойские складчатые пояса были мощными горными сооружениями. Об этом свидетельствуют огромные толщи продуктов разрушения гор, сохранившиеся после их денудации на соседних частях Североамериканской платформы. Горообразование особенно энергично происходило в Аппалачском районе, где накоп¬лению осадков способствовало возникновение глубокого предгор¬ного Предаппалачского прогиба, развивавшегося до конца карбона.

Среди известняков, доломитов, глинистых сланцев и песчаников, имеющих мощность до 7—8 тыс. м, возникли крупные месторожде¬ния каменного угля. Завершающий этап палеозойского тектогенеза — каменноуголь¬ная аппалачская (герцинская) складчатость, охватывавшая весь складчатый пояс, а также и прилегающие части передового Пред¬аппалачского прогиба.

В процессе складчатости каледонские струк¬туры были осложнены сбросами. Под влиянием внутренних сил, действовавших с востока, толща осадочных пород на окраине Пред¬аппалачского прогиба оказалась сильно дислоцированной. Таким образом, в герцинское время палеозойский складчатый пояс расши¬рился к западу. Между каледонскими и герцинскими структурами Аппалачей су¬ществуют значительные различия. Первые характеризуются широ¬ким развитием пород кристаллических, вторые — осадочных, относи¬тельно слабоизмененных.

Последнее связано с тем, что складчатость проходила в условиях платформы и не сопровождалась магма¬тическими процессами, которые обычно очень активны в геосинклинальных условиях. Эти структурные различия между каледонски¬ми и герцинскими Аппалачами обусловили совершенно разные типы рельефа, существующие на востоке и западе Южных Аппалачей. Палеозойские складчатые структуры не везде выходят на поверх¬ность. На значительной части ма-терика, севернее Мексиканского залива, они погребены под чехлом молодых осадочных пород, вы¬ступая из-под него лишь в горах Уошито и некоторых других.

По¬лагают также, что они продолжаются на континентальном шельфе и подводными хребтами соединяют Америку с Европой. Исследования, проведенные недавно в арктических районах, показали большую роль палеозойских движений земной коры в фор¬мировании геологических структур этих территорий. Палеозойский складчатый пояс протягивается от Северо-Восточной Гренландии на запад через острова Элсмира, Аксель-Хейберг, Мелвилл и Банкс к устью р. Макензи; вплоть до Кордильер.

Это так называемая геосин¬клиналь Франклина. В ее северной половине (от острова Мелвилла до Земли Элсмира) складчатые структуры выходят на поверхность. Эта территория называется «Иннуитский складчатый пояс». В нем выделяют каледонские (на востоке) и герцинские (на западе) струк¬туры. Иннуитский пояс сходен, с одной стороны, с Аппалачами, с другой — с аналогичным по возрасту геологическим районом Сибири, и, возможно, представляет собой промежуточное звено, связывающее палеозойские складчатые структуры северных частей Азии и Север¬ной Америки.

К концу палеозоя геосинклинальный тип развития на севере и востоке материка сменился плат-форменным. Колебания земной коры стали медленными. В мезозое и кайнозое большая внекордильерская часть материка почти все время представляла собой сушу. Горы и равнины под-верглись денудации, которая удалила значительную часть верхнепалеозойских пород.

В юрское и меловое время трансгрессии океана происходили только на юге и западе равнин. На побережье Мексиканского залива в краевой части впадины эпигерцинской платформы (на герцинском складчатом фундаменте) они сохранились вплоть до четвертичного периода. Эти моря, большую часть времени мелководные, оставили мощные пласты известняков и песчаников, слагающих ныне поверх¬ность Великих равнин и тыловых частей Примексиканской низмен¬ности. Образование Кордильер во многом сходно с историей Аппалачских гор, несмотря на то, что структуры Кордильер более молодого возраста.

Как и в Аппалачах, процесс развития горной стра-ны про¬шел через два этапа. Складчатые структуры возникли вначале в геосинклинальном бассейне, а затем в периферических частях плат¬формы. Главная складчатость, завершившая геосинклинальный цикл, произошла на границе юрского и мелового периодов (невадийская складчатость). В формировании кордильерских структур она сыграла ту же роль, что и каледонская складчатость в Аппалачах.

Невадийский пояс занимает западный край Кордильер (кро¬ме узкой береговой полосы у Тихого океана) и характеризуется широким распространением интрузивных кристаллических пород. Вслед за образованием невадийских структур произошло опу¬скание прилегающей с востока части Североамериканской платфор¬мы. В прогиб с запада сносился обломочный материал с высоких невадийских хребтов. С этим прогибом и были связаны упомянутые выше трансгрессии океана, наиболее распространенные в конце мелового периода.

Вторым этапом явилась ларамийская складчатость на границе мела и палеогена, охватившая большую западную часть передового прогиба. Мощные толщи осадочных пород были смяты в крупные антиклинальные своды и складки сундучных форм. Энергичные дви¬жения настолько нарушили спокойное залегание пластов, что мес¬тами на дневную поверхность были вознесены участки докембрийского основания платформы. Однако, в отличие от невадийской складчатости, здесь не происходило крупных внедрений магмати¬ческих пород.

Кроме того, интенсивность складчатости не всюду бы¬ла одинаковой. Наиболее сильно она проявилась на территории Канады и на востоке Мексики, где наряду с вертикальными про¬исходили горизонтальные движения зем-ной коры, приведшие к об¬разованию крутых опрокинутых складок и шарьяжей. Теперь эти участки Кордильер выделяются мощным горным рельефом. Напро¬тив, на территории США преобладали вертикальные движения, соз¬давшие простые антиклинальные складки.

Многие из них выделяют¬ся теперь в виде коротких прерывистых горных хребтов. Обширный участок — плато Колорадо — оказался как бы обойденным склад¬чатостью. Хотя слагающие его пласты разбиты сбросами и вознесе¬ны на значительную высоту, здесь отчетливо сохранился платфор¬менный тип строения поверхности. Невадийская и ларамийская складчатости создали основной план строения Кордильер Северной Америки. На протяжении кайнозоя неоднократные поднятия, интенсивный вулканизм, сбросовые дисло¬кации и другие явления сильно осложнили эти структуры.

Наибо¬лее крупные изменения произошли на западном краю материка вбли¬зи Тихого океана, где возникли новые структурные элементы. Самые значительные из них — пояс глубоких грабенообразных прогибов и окаймляю-щий его с запада пояс антиклинальных хребтов. Это активно развивающиеся структуры, они хорошо видны не только на палеогеографических или тектонических, но и на гипсометричес¬ких картах.