Кратоны

Как писал Обуэн, термин «кратон» был введен Штилле для обозначения консолидированных и стабильных участков земной коры. Однако в практике использования этого термина его значение ограничивается тектонически пассивными участками континентов, включая как обнаженные докебрийские ядра, или щиты, так и примыкающие к ним платформы, покрытые маломощным, в основном пологозалегающим, покровом верхнего палеозоя и более молодых осадков. Таким образом, кратонные платформы — это крупные континентальные районы. Местами их поверхность испытывает очень пологие прогибания, образуя обширные мелководные интракратонные бассейны (такие, как Мичиганский и Иллинойский бассейны Северной Америки), разделенные обширными региональными сводами, типа Цинциннатского или Озаркского сводов на востоке США Осадки, покрывающие погруженную часть кратона, как правило, характеризуются малой мощностью — обычно не более 1500 м и лишь в наиболее погруженных зонах — до 3000 м. Как исключение, в пределах кратона могут быть развиты резко опущенные по сбросам троги, — обычно полуграбены, в которых накапливаются мощные толщи незрелых осадков. Примерами таких структур являются Гондванский бассейн в Индии и трог Кевинаван в Северной Америке.

Кратон обычно является приподнятой зоной; отдельные его участки остаются обнаженными даже в периоды максимального затопления континента. На большей части обнаженного в настоящее время Канадского щита в течение палеозойской эры накапливались отложения, образовывавшие очень тонкий покров, который впоследствии был уничтожен эрозией. Кратон характеризуется равномерными и устойчивыми палеосклонами, которые полого погружаются в направлении от ядра кратона к его краям. Устойчивость палеосклонов во времени подтверждается данными о палеотечениях, в особенности косой слоистостью в песчаниках, а также их стратиграфией. Так, например, Поттер и Прайор показали, что направление палеотечений, обусловивших накопление песчаников в Верхнемиссисипской долине, от кембрия до наших дней изменилось очень незначительно. Кратонные платформы покрыты маломощным осадочным чехлом, сложенным в основном карбонатами и кварцевыми аренитами; глины имеют подчиненное значение. Количественное соотношение главных типов иллюстрируется несколькими стратиграфическими разрезами (табл. 16-1). Характерно широкое развитие несогласий, которые вверх по склонам кратона становятся сложными, как это показано на рис. 16-1.

Эти осадки составляют ракушняковые фации Джонса; обычно они именуются платформенными или кратонными фациями и представлены ортокварцитовыми песками, а также известняками или доломитами. Источником сноса песков являются щиты; эти пески образуют широко распространенный маломощный покров. Они хорошо промыты, хорошо окатаны, имеют чисто кварцевый состав и, как правило, характеризуются высокой зрелостью. Известняки и доломиты содержат прослои песчаников или обильно рассеянные кварцевые зерна. Происхождение карбонатов может быть разным; некоторые из них строматолитовые и, очевидно, водорослевые; эти формы образуют биостромы и вместе с другими организмами — рифы. Многие известняки представлены калькаренитами, местами косослоистыми. Они могут быть сложены либо оолитами, либо сортированными обломками раковин, либо нескелетными зернами, либо смесью тех и других. Часто встречаются плоскогалечные когломераты и кальцилютиты с трещинами усыхания. Для описываемых карбонатов характерны самые разнообразные формы чередования калькаренитов, кальцилютитов, водорослевых слоев и плоскогалечных конгломератов. Нередко встречаются пятнистые доломиты, слоистые «первичные» доломиты и сахаровидные доломиты замещения.

Обычно эта фация несогласно залегает на стабильном кристаллическом фундаменте и имеет в основании (над поверхностью несогласия) прослои аркозового или конгломератового материала мощностью от нескольких сантиметров до нескольких метров. В слоях, залегающих выше, полевые шпаты либо отсутствуют, либо сосредоточены в районах погребенных поднятий гранитного фундамента, либо встречаются в виде редких рассеянных хорошо окатанных зерен. В большинстве случаев на базальных песчаниках залегают известняки или доломиты. На отдельных участках карбонатные породы лежат непосредственно на фундаменте.

Кратонные фации являются, по-видимому, продуктом осадконакопления в зоне, примыкающей к очень низменной стабильной суше. О стабильности свидетельствуют зрелость песчаников, малое общее количество кластического материала и преобладание известняков. Другими доказательствами стабильности зоны осадконакопления служат незначительная общая мощность многих разрезов и отсутствие в них следов деформаци. Несмотря на относительную стабильность, поверхность осадконакопления периодически испытывала воздымание, о чем свидетельствуют трещины усыхания в кальцилютитах и внутриформационные брекчии, предположительно связанные с обезвоживанием и усыханием. Пески, как показано на геологическом разрезе (см. рис. 16-1), сносились со щита. Они могут включать как эолианиты, так и прибрежные пески.

Типичным примером такой фации служат многие нижнепалеозойские разрезы верховьев р. Миссисипи и района Великих Озер. Этот район, характеризовавшийся исключительной стабильностью в палеозое, является слабопогруженным продолжением Канадского щита. Отложенные здесь осадки представлены в основном известняками и доломитами, мощность которых редко превышает 1000 м. Песчаники появляются в большом количестве лишь вблизи края щита, т. е. участка, остававшегося, по-видимому, приподнятым и поставлявшего песчаный материал.

He совсем понятна бедность этой фации глинами. Если бы карбонаты были представлены только калькаренитами (или являлись ими до доломитизации), то известковистые и нормальные кварцевые пески свидетельствовали бы о том, что осадконакопление происходило в турбулентной обстановке, а более тонкий алевритовый или глинистый материал с суши должен был сноситься в более глубокие и менее турбулентные воды. Однако, поскольку многие карбонаты представлены кальцилютитамй или известковистыми илами, трудно поверить, что глинистый материал миновал эту зону. Одно из объяснений основано на предположении, что глины были отмыты в более раннюю эпоху и что песчаники, связанные с карбонатами, являются осадками второго цикла, т. е. образовались из песчаников более ранней генерации. Высказывалось также предположение о том, что прилегающие районы суши были пустыней и глинистая фракция была унесена ветром, а оставшиеся дюнные пески были захвачены и перераспределены наступающим морем.

Обширные погруженные бассейны в пределах кратонов выполнены осадками почти такого же типа, что и более стабильные районы, с той лишь разницей, что увеличение мощности в этих бассейнах свидетельствует о прогибании во время осадконакопления. Некоторые из этих бассейнов временами становились эвапоритовыми; в них присутствуют соль и гипс.

Осадки глубоко погруженных по разломам блоков в пределах кратона характеризуются совершенно иным составом. Вблизи сбросов, ограничивающих эти структуры, накапливаются клиновидные тела грубообломочного незрелого материала. Здесь развиты, как правило, аркозовые песчаники с конгломератами. Эти осадки содержат обычно базальтовые лавы, силлы и дайки диабазов. Мощная формация Кевинаван, сложенная вулканитами, конгломератами и песчаниками, представляет собой ассоциацию, характерную для крупного интракратонно-го рифта. Другим примером служит бассейн Гондвана на Индийском полуострове. Аналогичными структурами являются и триасовые Ньюаркские бассейны в пределах кристаллического плато Пьедмонт на востоке США.

Кратонная платформа временами может получать менее зрелый песок и ил извне, с других поднятий, образующих тектоническую сушу за пределами самого кратона. Осадки такого типа накапливались, например, на востоке внутренних районов США в пенсильванском и в меловом периодах. Такие осадки слагают дистальные участки крупных песчаных выклинивающихся тел, областью сноса для которых служили приподнятые участки далеко за пределами кратона. Их накопление прерывает на время или полностью прекращает нормальное кратонное осадконакопление.