Геология Индии: Происхождение и структура

Введение

Геологическое происхождение и структура Индии

Геология Индии разнообразна. Различные регионы Индии содержат породы, относящиеся к разным геологическим периодам, начиная с эоархейской эры. Некоторые из этих пород сильно деформированы и изменены. Другие отложения включают в себя недавно отложенный аллювий, который еще не подвергся диагенезу. На Индийском субконтиненте в огромных количествах встречаются минеральные месторождения большого разнообразия. Даже палеонтологическая летопись Индии впечатляет, включая строматолиты, беспозвоночных, позвоночных и окаменелости растений. Географическая территория Индии может быть классифицирована на Деканские траппы, Гондвану и Виндхьян. Деканские траппы охватывают почти всю Махараштру, часть Гуджарата, Карнатаки, Мадхья-Прадеша и незначительную часть Андхра-Прадеша. Во время своего движения на север после отделения от остальной части Гондваны, Индийская плита прошла над геологической горячей точкой – Реюньонской, что вызвало обширное плавление под Индийским кратоном. Плавление прорвало поверхность кратона в результате масштабного излияния базальтов, образовав Деканские траппы. Считается также, что Реюньонская горячая точка стала причиной разделения Мадагаскара и Индии. Гондвана и Виндхьян включают в себя части Мадхья-Прадеша, Чхаттисгарха, Одиши, Бихара, Джаркханда, Западной Бенгалии, Андхра-Прадеша, Махараштры, Джамму и Кашмира, Пенджаба, Химачал-Прадеша, Раджастана и Уттаракханда. Осадочные породы Гондваны формируют уникальную последовательность флювиальных отложений, образовавшихся в пермско-каменноугольное время. Долины рек Дамодар и Сон, а также холмы Раджмахал в восточной Индии содержат свидетельства о породах Гондваны. Геологическая служба Индии опубликовала Список национальных геологических памятников Индии.

Тектоника плит

Индийский кратон когда-то был частью суперконтинента Пангея. В то время юго-западное побережье Индии было сочленено с Мадагаскаром и южной Африкой, а восточное побережье – с Австралией. В юрский период, примерно 160 миллионов лет назад (ICS 2004), рифтинг вызвал распад Пангеи на два суперконтинента: Гондвана (на юге) и Лавразия (на севере). Индийский кратон оставался частью Гондваны, пока суперконтинент не начал раскалываться в начале мелового периода, около 125 миллионов лет назад (ICS 2004). После этого Индийская плита дрейфовала на север к Евразийской плите со скоростью, являющейся самой высокой из известных для тектонических плит. Общепринято считать, что Индийская плита отделилась от Мадагаскара около 90 миллионов лет назад (ICS 2004), однако некоторые биогеографические и геологические данные указывают на то, что связь между Мадагаскаром и Африкой сохранялась в момент столкновения Индийской плиты с Евразийской плитой около 50 миллионов лет назад (ICS 2004). Эта орогенез, продолжающаяся и сегодня, связана с закрытием океана Тетис. Закрытие этого океана, приведшее к образованию Альп в Европе и Кавказского хребта в Западной Азии, сформировало Гималаи и Тибетское плато в Южной Азии. Современный орогенный процесс вызывает деформацию частей азиатского континента в западном и восточном направлениях по обе стороны от орогена. Параллельно с этим столкновением Индийская плита сошлась с соседней Австралийской плитой, образовав новую, более крупную плиту – Индо-Австралийскую плиту.

Тектоническая эволюция

Самый ранний этап тектонической эволюции был отмечен охлаждением и затвердеванием верхней коры земной поверхности в архейскую эру (до 2,5 миллиардов лет), представленной выходами гнейсов и гранитов, особенно на полуострове. Они образуют ядро Индийского кратона. Аравалийский хребет – остаток раннепротерозойского орогена, известного как Аравалийско-Делийский ороген, который соединил два более древних сегмента, составляющих Индийский кратон. Он простирается примерно от северного конца до изолированных холмов и скалистых гребней в Харьяне, заканчиваясь вблизи Дели. Незначительные магматические интрузии, деформация (складки и разломы) и последующий метаморфизм Аравалли представляют собой основную фазу орогенеза. Эрозия гор и дальнейшая деформация осадочных пород Дхарварианской группы (Биджавар) знаменуют собой вторую фазу. Вулканическая активность и интрузии, связанные со второй фазой, зафиксированы в составе этих осадочных пород. Ранне- и позднепротерозойские (2,5–0,54 миллиарда лет) известняковые и песчаные отложения, соответствующие влажным и полузасушливым климатическим условиям, были отложены в бассейнах Куддапа и Виндхьян. Эти бассейны, граничащие с существующим кристаллическим фундаментом или расположенные в его пределах, были подняты в кембрийский период (500 млн лет назад (ICS 2004)). Осадочные породы, как правило, не деформированы и во многих местах сохранили свою первоначальную горизонтальную слоистость. Виндхьяны состоят из нижней супергруппы, отложенной примерно между 1800 и 1600 млн лет назад. Породы нижней части Виндхьяна были незначительно деформированы (наклонены), а последовательность верхней части Виндхьяна несогласно перекрывает нижнюю часть Виндхьяна. Возраст осадконакопления верхней части Виндхьяна (Каймур, Рева и Бхандер) является предметом споров. Породы Каймура были пронизаны кимберлитом Маджгаван возрастом 1073 млн лет (Gregory et al., 2006) и, следовательно, старше 1073 млн лет. Рева содержит алмазоносные конгломераты, что указывает на то, что они образовались после Каймура. Rewa согласовательно перекрывается группой Бхандер. Косвенные доказательства возраста верхней части Виндхьяна обсуждались Meert и Pandit (2015), которые отметили сходство в палеомагнитных направлениях кимберлита Маджгаван возрастом 1073 млн лет, дамбы Махоба возрастом 1,1 млрд лет и осадочных пород групп Бхандер и Рева. Кроме того, многочисленные исследования детритного циркона не выявили возрастов моложе ~1000 млн лет в породах верхней части Виндхьяна. Недавнее утверждение о находке иконического эдиакарского ископаемого "Dickinsonia" в верхней части Бхандер (Retallack et al., 2021) требовало эдиакарского возраста для этой группы; однако Meert et al. (2023) показали, что ископаемое было ошибочно идентифицировано, и поэтому возраст верхней части Виндхьяна все еще обсуждается. Раннепалеозойские породы встречаются в Гималаях и состоят из осадочных пород, эродированных из кристаллического кратона и отложенных на Индийской платформе. В позднем палеозое пермо-каменноугольные оледенения оставили обширные гляциофлювиальные отложения по всей центральной Индии в новых бассейнах, образованных проседанием/нормальным разломом. Эти тиллиты и осадочные породы, образованные ледниками, называются серией Гондвана. Осадочные породы перекрыты породами, образовавшимися в результате пермского морского трансгрессии (270 млн лет назад (ICS 2004)). Поздний палеозой совпал с деформацией и дрейфом суперконтинента Гондвана. Дрейфу Гондваны можно отнести подъем осадочных пород Виндхьяна и отложение северных периферических отложений в Гималайском море. В юрский период, когда Пангея начала распадаться, в центральной Индии образовались крупные грабены, заполненные песчаниками и конгломератами верхнего юрского и нижнего мелового периодов. К концу мелового периода Индия отделилась от Австралии и Африки и двигалась на север в сторону Азии. В это время, до извержений Декканских траппов, подъем на юге Индии привел к осадконакоплению в прилегающем формирующемся Индийском океане. Выходы этих пород встречаются вдоль южного побережья Индии в Пондичерри и Тамилнаду. В конце мезозоя произошло одно из крупнейших извержений вулканов в истории Земли – извержения Декканских лав. Покрывая площадь более чем , они знаменуют окончательный разрыв с Гондваной. В начале третичного периода произошла первая фаза Гималайской орогенезии – Каракорумская фаза. Гималайская орогенезия продолжается и по сей день.

The earliest phase of tectonic evolution was marked by the cooling and solidification of the upper crust of the earth's surface in the Archaean Era (prior to 2.5 billion years) which is represented by the exposure of gneisses and granites especially on the Peninsula. These form the core of the Indian Craton. The Aravalli Range is the remnant of an early Proterozoic orogen called the Aravali Delhi Orogen that joined the two older segments that make up the Indian Craton. It extends approximately from its northern end to isolated hills and rocky ridges into Haryana, ending near Delhi. Minor igneous intrusions, deformation (folding and faulting) and subsequent metamorphism of the Aravalli Mountains represent the main phase of orogenesis. The erosion of the mountains, and further deformation of the sediments of the Dharwarian group (Bijawars) marks the second phase. The volcanic activities and intrusions, associated with this second phase are recorded in the composition of these sediments. Early to Late Proterozoic(2.5 to 0.54 billion years) calcareous and arenaceous deposits, which correspond to humid and semi arid climatic regimes, were deposited the Cuddapah and Vindhyan basins. These basins which border or lie within the existing crystalline basement, were uplifted during the Cambrian (500 Ma (ICS 2004)). The sediments are generally undeformed and have in many places preserved their original horizontal stratification. The Vindhyans consist of a lower Supergroup that was deposited sometime between ~1800 1600 Ma. The lower Vindhyan rocks were slightly deformed (tilted) and the Upper Vindhyan sequence lies unconformably over the Lower Vindhyan. The age of Upper Vindhyan (Kaimur, Rewa and Bhander) sedimentation is contentious. Kaimur rocks were intruded by the 1073 Ma Majhgawan kimberlite (Gregory et al., 2006) and are therefore older than 1073 Ma. The Rewa contains diamondiferous conglomerates suggesting that they formed after the Kaimur. The Rewa is conformably overlain by the Bhander Group. Indirect evidence for the age of the Upper Vindhyan was discussed by Meert and Pandit (2015) who noted the similarity in paleomagnetic directions from the 1073 Ma Majhgawan kimberlite, the 1.1 Ga Mahoba dyke and sediments of the Bhander and Rewa Groups. In addition, multiple detrital zircon studies failed to isolate any ages younger than ~1000 Ma from Upper Vindhyan rocks. A recent claim of the iconic Ediacaran fossil "Dickinsonia" located in the Upper Bhander (Retallack et al., 2021) required an Ediacaran age for that Group; however, Meert et al. (2023) demonstrated that the fossil was misidentified and therefore the age of the Upper Vindhyan is still debated. Early Paleozoic rocks are found in the Himalayas and consist of southerly derived sediments eroded from the crystalline craton and deposited on the Indian platform. In the Late Paleozoic, Permo Carboniferous glaciations left extensive glacio fluvial deposits across central India, in new basins created by sag/normal faulting. These tillites and glacially derived sediments are designated the Gondwanas series. The sediments are overlain by rocks resulting from a Permian marine transgression (270 Ma (ICS 2004)). The late Paleozoic coincided with the deformation and drift of the Gondwana supercontinent. To this drift, the uplift of the Vindhyan sediments and the deposition of northern peripheral sediments in the Himalayan Sea, can be attributed. During the Jurassic, as Pangea began to rift apart, large grabens formed in central India filling with Upper Jurassic and Lower Cretaceous sandstones and conglomerates. By the Late Cretaceous India had separated from Australia and Africa and was moving northward towards Asia. At this time, prior to the Deccan eruptions, uplift in southern India resulted in sedimentation in the adjacent nascent Indian Ocean. Exposures of these rocks occur along the south Indian coast at Pondicherry and in Tamil Nadu. At the close of the Mesozoic one of the greatest volcanic eruptions in earth's history occurred, the Deccan lava flows. Covering more than area, these mark the final break from Gondwana. In the early Tertiary, the first phase of the Himalayan orogeny, the Karakoram phase occurred. The Himalayan orogeny has continued to the present day.

Большая Индия

Большая Индия, или Большой Индийский бассейн, — это Индийская плита вместе с предполагаемым северным продолжением, которое в результате столкновения Индии и Азии потеряло свою отчетливость. Термин использовался ещё до появления теории тектоники плит, но с 1970-х годов его применение стало более широким. Индийская и Евразийская плиты сошлись на расстояние до ±. Сокращение верхнего слоя коры, зафиксированное в геологических записях Азии и Гималаев, составляет приблизительно меньше. Большая часть утраченной площади была поддвинута под Азию, образовав Тибетское нагорье.

Прекембрийский суперэон

Значительная часть полуострова Индия, Индийский щит, состоит из архейских гнейсов и сланцев – самых древних пород, обнаруженных в Индии. Докембрийские породы Индии классифицированы на две системы: система Дхарвар и архейская система (гнейсы и сланцы). Породы системы Дхарвар преимущественно осадочного происхождения и встречаются в узких вытянутых синклиналях, перекрывающих гнейсы, обнаруженные в районе Беллари, Майсур и Аравалис Раджастана. Эти породы богаты марганцем и железной рудой, представляющей собой значительный источник этих металлов. Они также обильно минерализованы золотом, наиболее известными месторождениями являются золотые рудники Колар, расположенные в Коларе. На севере и западе Индии системы Вайкрита (в районах Хундар, Кумаон и Спити), Дайлинг (в Сиккиме) и Шиллонг (в Ассаме) предположительно имеют тот же возраст, что и система Дхарвар. Метаморфический фундамент состоит из гнейсов, которые подразделяются на бенгальский гнейс, бундельхандский гнейс и нилгирийский гнейс. Система Нилгири включает в себя чарнокиты, варьирующиеся от гранитов до габбро.

Нижний палеозой

Скалы ранней части кембрийского периода обнаружены в соляном хребте в Пенджабе и в районе Спити в центральных Гималаях и состоят из мощной последовательности осадочных пород, содержащих окаменелости. В соляном хребте стратиграфия начинается с зоны псевдоморфов соли, мощностью 450 футов (137 м), сложенной доломитами и песчаниками. Выше залегают магнезиальные песчаники мощностью 250 футов (76 м), сходные с нижележащими доломитами. Эти песчаники содержат очень мало окаменелостей. Над песчаниками располагается формация Необолус, состоящая из темных сланцев мощностью 100 футов (30 м). Завершает последовательность зона, сложенная красными или фиолетовыми песчаниками мощностью от 250 до 400 футов (от 76 до 122 м), называемая Фиолетовым песчаником. Эти песчаники не содержат окаменелостей и демонстрируют признаки солнечных трещин и ходов червей, типичные для наземного выветривания. Отложения в Спити известны как система Хайманта и состоят из сланцев, слюдяных кварцитов и доломитовых известняков. Ордвикийские породы представлены флаггированными сланцами, известняками, красными кварцитами, кварцитами, песчаниками и конгломератами. Силурийские кремнистые известняки перекрывают ордовикские породы. Эти известняки, в свою очередь, перекрыты белым кварцитом, известным как кварцит Мута. Силурийские породы, содержащие типичную силурийскую фауну, также встречаются в районе Вихи в Кашмире.

Верхний палеозой

Девонские окаменелости и кораллы найдены в сером известняке в центральной части Гималаев и в черном известняке в районе Читрал. Карбон состоит из двух различных последовательностей: верхнека́рбонового По и нижнека́рбонового Липака. В известняковых и песчаных породах липакской серии обнаружены окаменелости брахиоподов и некоторых трилобитов. Известняк Сиринготирис в Кашмире также относится к липакской серии. Серия По перекрывает серию Липак, а сланцы Фенестелла чередуются с последовательностью кварцитов и темных сланцев. Во многих местах карбоновые отложения перекрыты серыми агломератовыми сланцами, предположительно вулканического происхождения. В известняках пермского и триасового периодов обнаружено множество родов продуктид, что привело к тому, что эти породы стали называть «известняком продуктуса». Этот известняк морского происхождения и подразделяется на три отдельные литостратиграфические единицы, основанные на хронологии продуктусов: позднепермский Хидеру, содержащий большое количество аммонитов, поздне-среднепермский Виргал и среднепермский Амб.

Мезозой

В триасовый период кератитные пласты, названные в честь аммонита кератита, состоят из песчаных известняков, кальциевых песчаников и мергелей. Юрский период включает две отчетливые единицы. Киотский известняк распространяется от нижнего до среднего юрского периода, имея мощность от 610 до 914 метров. Верхний юрский период представлен черными сланцами Спити и простирается от Каракорума до Сиккима. Меловые породы покрывают обширную территорию Индии. В Южной Индии осадочные породы подразделяются на четыре стадии: нинийурскую, ариялурскую, трихинопольскую (район в Мадрасском президентстве, включающий современные районы Тиручираппалли, Карур, Ариялур и Перамбалур) и утатурскую. На утатурской стадии в породах содержатся фосфатные конкреции, являющиеся важным источником фосфатов в стране. В центральных провинциях хорошо развитые слои Ламеты содержат ископаемые остатки, помогающие определить возраст Деканских траппов. Эта последовательность базальтовых пород образовалась в конце мелового периода в результате вулканической активности. Эти лавовые потоки занимают площадь в 517 998 км² (200 000 квадратных миль). Эти породы служат источником высококачественного строительного камня, а также обеспечивают очень плодородный глинистый суглинок, особенно подходящий для выращивания хлопка.

Третий период

В этот период началась Гималайская складчатость, и вулканизм, связанный с Деканскими траппами, продолжался. В породах этой эпохи содержатся ценные залежи нефти и угля. В Пенджабе встречаются песчаники эоценового возраста, переходящие в меловые известняки с нефтяными проявлениями. Дальше к северу, породы в районе Симлы подразделяются на три серии: сабатхуская серия, состоящая из серых и красных сланцев, дагшайская серия из ярко-красной глины и касаулийская серия песчаников. К востоку, в Ассаме, нуммулитовый известняк обнаружен в холмах Кхаси. Нефть связана с этими породами олиго-миоценового возраста. Вдоль предгорий Гималаев сиваликский моласс состоит из песчаников, конгломератов и сланцев мощностью от 4877 до 6096 метров, охватывая период от эоцена до плиоцена. Эти породы примечательны богатой фауной позвоночных, включая множество ископаемых гоминоидов.

Четвертичный период

Аллювий, встречающийся в Индо-Ганжетской равнине, относится к этой эпохе. Он был вымыт с Гималаев реками и муссонами. Эти аллювиальные отложения состоят из глины, суглинка, ила и других материалов и подразделяются на древний и новый аллювий. Древний аллювий называется Бхангар и залегает выше уровня затопления рек. Хадар, или новый аллювий, ограничен руслами рек и их поймами. Этот регион обладает одними из самых плодородных почв в стране, поскольку реки ежегодно пополняют их новым слоем ила.

Землетрясения

Индийский субконтинент имеет долгую историю разрушительных землетрясений. Землетрясение в Ассаме 1950 года магнитудой 8,6 является одним из самых мощных землетрясений, когда-либо зарегистрированных. Подобное землетрясение сегодня в густонаселённом районе могло бы унести сотни тысяч, если не миллионы жизней. Именно поэтому Гималайский регион считается одним из самых опасных мест для строительства крупных плотин. Главная причина высокой частоты и интенсивности землетрясений заключается в том, что Индийская плита надвигается на Азию со скоростью примерно 47 мм в год. Географическая статистика Индии показывает, что около 54% территории страны подвержены риску землетрясений. Отчёт Всемирного банка и Организации Объединенных Наций содержит оценки, согласно которым к 2050 году около 200 миллионов жителей индийских городов окажутся под угрозой штормов и землетрясений. Национальное управление по чрезвычайным ситуациям сообщает, что 60% территории Индии подвержено землетрясениям, а 8% – риску циклонов.