二、地形的地质构造基础

现代欧洲的地表形态是在长期的地质发展过程中,由于内力作用和外力作用的矛盾斗争、发育演变的结果。因此,要了解现代地形的特点,就必须了解它的地质构造基础。欧洲的地质构造可以分为前寒武纪陆台构造,加里东褶皱构造,海西褶皱构造和阿尔卑斯褶皱构造四个单元。

(一)前寒武纪陆台构造

东欧和北欧的绝大部分地区以及中欧平原东部,在地质构造上属前寒武纪古陆台。这是欧洲最古老的部分,素有“原始欧罗巴”之称。欧洲陆台的大部分位于东欧,因此通常称为东欧陆台。

东欧陆台主要由太古代和元古代的结晶岩构成,其中有些岩石的年代相当古老,例如科拉半岛块体、第聂伯块体等至少已有30亿年的历史。

太古代是构造运动很活跃的时期,在现今东欧陆台范围内,构造运动和岩浆活动相当强烈。经过一系列的褶皱运动以后,在太古代晚期,这里形成了一个“原始古陆台”。早元古代初期,这个古陆台被许多断裂带所分割,随后,这些断裂带演变为地槽,在冒地槽中堆积了厚度超过5000m的各种岩层,优地槽中的堆积物厚度更大。经过24—23×108a前的卡累利运动和19—18×108a前(一直延续到16×108a前)的斯维科芬运动以后,东欧陆台的基底才最终形成。

在元古代末,由于贝加尔褶皱运动的结果,东欧古陆台的范围进一步扩大。

由于东欧陆台形成的年代久远,加以几经沧桑,不仅当年的山脉不复存在,而且其褶皱基底大部分已深埋地下。只有它的西北部,前寒武纪的基底仍暴露在地表,或掩埋在薄层的第四纪沉积物下面,形成地盾结构,称波罗的地盾(或称芬诺斯堪的亚地盾)。其余地区在古结晶岩基底上覆盖着古生代以来各个时期的沉积层,形成地台结构,通常称俄罗斯地台(也称东欧地台),地台基底上的沉积岩层一般呈水平状,但是由于受后期地壳运动的影响,有些地区的岩层也发生变形。

俄罗斯地台基底埋藏的深度各地不一,往往在不大的距离内就有很大的起伏,形成一系列台背斜和台向斜。如白俄罗斯台背斜、沃罗涅什台背斜、伏尔加-乌拉尔台背斜;波罗的台向斜,莫斯科台向斜,里海台向斜等。其中以沃罗涅什台背斜埋藏最浅,结晶岩基底距地表只有100—200m:里海台向斜最深,在这里现代钻井技术还不可能钻到古结晶岩基底面,据推测,这里的前寒武纪结晶岩基底约在12—16km的深处,最深处的沉积岩盖层甚至厚达20km以上。

在东欧陆台的南部,分布着乌克兰地盾,它与波罗的地盾不同,它在中生代末和第三纪初曾发生过短期下沉,上面覆盖着薄层的沉积岩盖层(主要是第三纪沉积)。仅在河谷地区能见到古结晶岩。

由于东欧陆台边缘的结晶岩基底大多都被后期沉积岩覆盖,而且有的地段沉积岩盖层相当厚,很难对结晶岩基底进行直接研究,这就为确定陆台的边界带来了困难。例如,从前都认为中欧平原不仅在地形上与东欧平原联为一体,而且在构造上也是俄罗斯地台的向西延续,都属于前寒武纪陆台构造。但是近年来在中欧平原发现了不少属于早古生代的褶皱构造,这就对古陆台的西界提出了疑问。对于这一问题,现在还没有统一的看法,不过大多数研究者都倾向于把波罗的-波多尔构造线(БалTo-ПoДoЛbсkИЙЛИй  линeaмeнT)作为东欧陆台的西部界线,这一构造线从黑海西北岸的摩尔达维亚南部,向西北一直延伸到波罗的海南岸的波莫瑞地区。

(二)加里东褶皱构造

欧洲加里东褶皱构造的面积不大,它主要分布在斯堪的纳维亚半岛和不列颠群岛,包括挪威的大部分,瑞典中部和北部与挪威接壤的地区,爱尔兰和威尔士的大部分,苏格兰和北英格兰。还有斯匹次卑尔根群岛。

加里东褶皱构造一般呈东北-西南向。但到斯堪的纳维亚半岛的北端即转为向北或北北西方向,并一直延续到斯匹次卑尔根群岛。

加里东地槽开始产生于晚元古代,由于不断拉张扩大,到寒武纪末达到最大宽度,大约达2000km左右,这就是所谓原始大西洋,或称约拨特斯洋(Iapetus)。原始大西洋位于欧洲板块与北美板块之间,它的西北面是北美陆台,东南面是欧洲陆台。

奥陶纪初,加里东地槽的两边产生岛弧和海沟,大洋壳开始俯冲和消亡。到中奥陶世,北美板块和欧洲板块开始相向移动,加里东地槽发生挤压并产生褶皱,这是加里东运动的序幕,在北美称为塔康运动。在这以后,还连续发生过几次褶皱运动,到晚志留世、早泥盆世期间褶皱运动达到高潮,这就是加里东运动的主幕。在这期间,除发生褶皱作用外,还伴随着断裂作用,岩浆活动和区域变质作用。

由于加里东运动的结果,原始大西洋封闭了,广阔的海洋被带状的山脉所取代,欧洲陆台和北美陆台就以这一新的褶皱山脉为纽带,紧紧地连结在一起。到白垩纪末或第三纪初,由于格陵兰开始向西移动,产生北大西洋,欧洲和北美才重新分离。

(三)海西褶皱构造

欧洲的海西构造主要分布在西部,包括不列颠群岛南部,伊比利亚半岛的大部分,以及从法国经比利时、向东直到波兰的西南部和捷克斯洛伐克的摩拉维亚这一广大地区。

欧洲西部的海西地槽几乎与加里东地槽产生在同一时期。不过,在加里东地槽发育时期海西地槽的规模一直很小,仿佛是原始大西洋的一个分支。加里东褶皱带形成以后,一个横贯在欧洲和北美南部的海西地槽才真正形成,这就是古特提斯洋(Prototethys),或称原始古地中海。

海西地槽有一部分位于东欧陆台的破碎边缘上,这就是在现今的欧洲海西褶皱带中存在着许多古老地块的原因。

在泥盆纪,海西地槽内曾经发生过几次褶皱运动,但是规模都不大。到早石炭世末期,由于冈瓦纳古陆与欧美古陆相向移动,海西地槽才开始强烈的褶皱过程,并且伴随着花岗岩侵入活动和变质作用。海西运动的结果形成了横跨欧美古陆南部,连结欧美古陆与冈瓦纳古陆的巨大山带。

在东欧陆台的东缘,由于乌拉尔-西伯利亚地槽的闭合,从而使东欧陆台与西伯利亚陆台连结在一起。

海西运动以后,欧洲曾多次发生海侵。欧洲西部海西褶皱带的一些山间坳陷和向斜构造中,堆积了厚层的中生代和新生代沉积,而这里的海西褶皱基底则埋藏在这些沉积层下面,形成新的地台结构,如伦敦盆地、巴黎盆地,以及莱茵河中游以东的一些盆地在构造上都属于古生代地台。

(四)阿尔卑斯褶皱构造

这是欧洲最新的褶皱构造,主要形成于新生代,分布在中欧南部和南欧。西部有比利牛斯山脉和安达卢西亚山脉;中部有阿尔卑斯山脉、亚平宁山脉和狄那里克阿尔卑斯山脉;东部有喀尔巴阡山脉和巴尔干山脉。

阿尔卑斯新褶皱构造带具有一些明显不同于古生代褶皱构造带的特点:1)山脉的走向比老褶皱带复杂得多。2)在本构造带内拥有许多在古生代或前寒武纪各次造山运动中形成的古地块,它们有的成为山脉的核心,有的则成为各条山脉之间的中间地块。3)本构造带内的各条山脉或多或少都有推覆构造,而且推覆体的运移方向十分复杂。其中以阿尔卑斯山脉的推覆构造最为典型。

在阿尔卑斯褶皱带内,诸山脉走向的复杂性和推覆体运移方向的不一致性,给本构造带的成因的解释造成很大困难。

据研究,在海西运动以后的间歇时间并不很长,在中三叠世时,就在海西构造带的南面产生了裂谷带,在现今的狄那里克阿尔卑斯山脉外侧和东阿尔卑斯,以及亚洲的塞浦鲁斯、土耳其和叙利亚等地,都发现了一些当时的裂谷沉积。早侏罗世期间,非洲大陆板块与亚欧大陆板块持续拉开。到中侏罗世,在南北两大陆之间形成了一个广阔的大洋,这就是特提斯洋(或称古地中海地槽)。晚侏罗世—早白垩世时,特提斯洋两边大陆板块的运动方向发生了变化,挤压运动代替了拉张运动,因而导致地槽沉积物发生变形。由于非洲板块与亚欧板块持续地相向移动,在白垩纪期间曾发生过几次褶皱运动,并且最终导致特提斯洋中段完全封闭。从这时起,非洲板块开始向欧洲板块下面俯冲,在板块的边缘及其接合处产生复杂的推覆构造。老第三纪时,古地中海地槽的北部已经形成一系列地背斜脊,它给地槽带的复理石沉积提供了物质基础。在晚中新世期间,阿尔卑斯前沿沉降带的沉积物也发生褶皱。至此,阿尔卑斯新褶皱构造带的陆壳完全形成,褶皱运动终止。从这时起,垂直运动和与此相联系的断裂和断层作用成为构造运动的主要形式。所有这一切,都与由于非洲板块作相对于亚欧板块的运动而产生的普遍挤压有关。

阿尔卑斯运动的机制与大西洋的产生有关。佛罗纪时,非洲与南美分离,由于大西洋中南部的洋底扩张,非洲板块向东移动;同时,非洲板块又进行相对于亚欧板块的运动,因此非洲板块一面向东滑动,一面又以反时针旋转的方式向亚欧板块靠拢;从晚白垩世开始,北美与欧洲分离,由于这时北大西洋洋底扩张的速度超过中南大西洋,因此非洲板块相对于亚欧板块来说,表现为向西滑动的趋势。到始新世晚期,一方面由于整个大西洋的扩张速度相近,一方面由于非洲的西、南、东三面都被洋中脊的扩张力所左右,只有北面的古地中海中存在着海沟俯冲带,因此非洲板块表现为向北移动,向亚欧板块下面俯冲。这一过程至今仍在继续进行,据瑞士联邦地形测量局的研究,非洲大陆正以每年6—11mm的速度向亚欧大陆靠拢,由于非洲板块的挤压,阿尔卑斯山脉每年净增高1—1.5mm,而瑞士则每年从北到南大约缩3mm。此外,南欧地区经常发生地震和火山活动也是这一过程在继续进行的表现。

由于非洲板块在向北运动的总方向下,还表现为向东或向西的滑动,而分布在非洲北部边缘的各较小板块也程度不同地伴随着变换运动方向,这样,就使得欧洲阿尔卑斯褶皱带诸山脉的走向变得很复杂。

欧洲阿尔卑斯运动的影响范围,远不只限于古地中海地槽带。由于这一运动的影响,海西褶皱带和加里东褶皱带的许多地区也发生诸如断裂、垂直升降、岩浆活动等形式的构造运动,导致一些已经准平原化了的较老山地产生程度不同的回升。重新成为山地或高原。

欧洲的地形与地质构造的关系很密切。山地和高原一般位于褶皱带,如斯堪的纳维亚山脉、中欧海西块状山地(也简称为中欧块状山地或称中欧海西山地)、法国中央高原,阿尔卑斯山脉、喀尔巴阡山脉等,褶皱带中的山前拗陷或向斜构造则表现为平原或盆地,如波河平原、巴黎盆地等。至于陆台区,地形虽有所起伏,但起伏一般不大,都表现为平原,如东欧平原、中欧平原等。

矿物资源的分布也与地质构造有关。在前寒武纪陆台的结晶岩中,主要是金属矿藏,其中以铁为最重要,如波罗的地盾的基律纳铁矿,乌克兰地盾的克里沃罗格铁矿、沃罗涅什台背斜的库尔斯克磁异常区铁矿等。此外,还有瑞典北部和芬兰东南部的铜矿,瑞典南部的铀矿等等。

库尔斯克磁异常区是一个铁矿群,矿区面积约12×104km2,是目前世界上最大的铁矿区,矿石储量达几千亿吨,矿床呈带状分布在奥良尔一库尔斯克一别尔哥罗德一线。矿石是元古代的铁石英岩,以及由铁石英岩风化而成的次生矿,矿石的含铁量平均为32—38.8%。克里沃罗格铁矿的矿石比较优异,含铁量达60%以上,不需要选矿,而且硫和磷的含量也很低。

科拉半岛的希宾山蕴藏着丰富的磷灰石矿,不过它不是形成于前寒武纪,而是形成于古生代,与古生代的岩浆侵入活动有关。

东欧地台沉积岩盖层中的矿藏以芬兰湾南岸的油页岩、莫斯科周围的褐煤、尼科波尔的锰和伏尔加河与乌拉尔山脉之间的石油、钾盐和岩盐为最重要。

伏尔加河与乌拉尔山脉之间的广大地区是东欧的主要石油产区,这里有许多含油地层(从上元古界到二迭系),其中以泥盆系和石炭系的油层最多。

加里东褶皱带矿物资源的种类比较贫乏,而且矿床一般不大,其中以挪威北部的含铜黄铁矿,南部的铜-镍矿和特隆赫姆地区的铬矿为最重要。

在上古生代,在海西山前沉积和内部盆地的沉积中形成了欧洲最大的煤藏,煤田的分布从不列颠群岛经法国、比利时、联邦德国、捷克斯洛伐克和波兰,直到苏联的顿涅茨山脊,这一煤带被称为“欧洲大煤轴”。

不列颠群岛的煤田主要形成于下石炭世,大煤田分布在奔宁山脉两侧,苏格兰中部低地和威尔士等地。联邦德国的鲁尔煤田形成于中石炭世和上石炭世,煤田面积达6000km2,煤藏特别丰富,每1km2面积煤藏量约达5000×104t。上西里西亚煤田、顿涅茨煤田都是著名的大煤田。铁、铜、铅、锌、锡和水银是欧洲海西褶皱带的主要金属矿藏。

法国、卢森堡和比利时三国的铁矿区是欧洲海西褶皱带的最大铁矿区,矿石总储量达100—120×108t(其中80×108t在法国洛林矿区),形成于中生代(主要是侏罗纪)的海湾环境中,属沉积的鲕状铁矿,含铁量为27—35%。此外,大不列颠岛和伊比利亚半岛的阿斯图利亚也有相当数量的沉积铁矿床。

伊比利亚半岛梅塞塔高原南部的水银矿储量居世界首位,成矿与后海西期的花岗岩类岩浆侵入有关,大部分矿石的水银含量为5%左右,也有含量达15—20%的富矿。

在阿尔卑斯新褶皱带中,石油和铝土矿的分布很广泛。波、捷、奥、匈、罗、南、意等国都有石油,其中以罗马尼亚为最多;铝土矿广泛地分布在地中海沿岸诸国,以及奥地利、匈牙利和罗马尼亚。意大利和南斯拉夫的水银储量在世界上也名列前茅。在巴尔干半岛,还有铜、铅、锌等有色金属矿床。